Interacción entre cargas eléctricas |
La Electrostática se ocupa del estudio de las interacciones entre cargas eléctricas en reposo.
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| Trozos de ámbar, "elektrón" para los griegos. |
La historia de la electricidad nos cuenta que las primeras experiencias relativas a los fenómenos eléctricos se refieren a la observación de que cuando ciertos materiales se frotan unos contra otros, adquieren la propiedad de atraer otros objetos (electrización por frotamiento).
Se dice que dichos cuerpos han adquirido una nueva propiedad, denominada electricidad, en virtud de la cual pueden ejercer un nuevo tipo de fuerzas: las interacciones o fuerzas eléctricas.
También se suele de decir que dichos cuerpos han adquirido carga eléctrica o se han cargado eléctricamente.
Experimentos simples permiten deducir las siguientes propiedades relativas a las interacciones eléctricas:
a) las interacciones eléctricas son mucho más intensas que las interacciones gravitatorias;
b) Las cargas eléctricas pueden ser positivas o negativas.
c) Las interacciones entre cargas eléctricas pueden ser atractivas o repulsivas : Cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. La carga eléctrica neta de un cuerpo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas; un cuerpo que tiene cantidades iguales de electricidad positiva y negativa (carga neta cero) se dice que es eléctricamente neutro.
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| Un rayo, poderosa descarga electrostática. |
Propiedades de la carga eléctrica
Como ya vimos, se define la carga eléctrica como la propiedad de la materia en virtud de la cual es capaz de ejercer fuerzas de tipo eléctrico. Se designa habitualmente por la letra q .
La carga eléctrica constituye una medida de la intensidad de las fuerzas eléctricas que un cuerpo es capaz de ejercer. También se suele decir que la carga eléctrica constituye una medida de la cantidad de electricidad de un cuerpo.
Principio de conservación de la carga: en todos los procesos que ocurren en un sistema aislado, la carga total permanece constante.
Cuantificación de la carga: la carga eléctrica no aparece en cualquier cantidad, sino en múltiplos enteros de una unidad fundamental o cuanto . La unidad fundamental de carga es la carga eléctrica del electrón.
Estructura atómica: las propiedades eléctricas de los cuerpos se pueden entender de forma simple teniendo en cuenta la estructura eléctrica de los átomos que constituyen la materia. Todo proceso de transferencia de carga se puede entender como un proceso de transferencia de electrones entre los átomos de dos cuerpos.
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| Tendidos para conducir la electricidad. |
Cuando se transfieren electrones por frotamiento, decimos que los cuerpos se cargan por frotamiento (electrización por frotamiento), mientras que cuando los electrones se transfieren por contacto directo, decimos que los objetos se cargan por contacto (electrización por contacto).
Ver: PSU: Física,
Ver: Electricidad: carga y corriente eléctrica
Interacciones eléctricas y gravitatorias
Ya en el año 1785 era conocida la forma como interactuaban las partículas cargadas. Esto fue propuesto por el físico e ingeniero francés Charles Augustin de Coulomb , y expresado en la ley que lleva su nombre. Además, en su honor fue bautizada la unidad de carga eléctrica en el sistema MKS: el Coulomb o Culombio (C).
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| Nikola Tesla (1856-1943), con sus inventos puso la electricidad al servicio del hombre. |
La mencionada
ley de Coulomb
establece que la fuerza entre dos cuerpos cargados
es directamente proporcional a la carga de ambos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos; y además, la fuerza va en la dirección de una línea recta imaginaria que une ambos cuerpos.
Ver: PSU: Física, Pregunta05_2005
En la forma, esta ley de Coulomb para las interacciones eléctricas es muy semejante a la ley de la gravitación universal para las interacciones gravitatorias: en ambos casos la fuerza entre dos cuerpos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa; la fuerza es proporcional al producto de las cargas en el caso de las fuerzas eléctricas, y proporcional al producto de las masas en el caso de las fuerzas gravitatorias.
Sin embargo, existen algunas diferencias importantes entre ambas: mientras todas las masas se atraen, las cargas eléctricas son —como ya vimos— de dos tipos (positivas y negativas), y las fuerzas entre ellas pueden ser de atracción (si las cargas son de signo contrario) o de repulsión (si las cargas son del mismo signo); las interacciones eléctricas son mucho más intensas que las interacciones gravitatorias: las fuerzas eléctricas suelen ser 1.036 hasta 1.040 veces mayores que las fuerzas gravitatorias.
De hecho, las interacciones eléctricas son las responsables de las interacciones en átomos y moléculas, mientras que la interacción gravitatoria resulta ser demasiado débil para justificar estas estructuras: la interacción eléctrica es del orden de magnitud requerido para producir el enlace entre átomos para formar moléculas, o el enlace entre electrones y protones para formar átomos.
Ir a: Ejercicios sobre Interacciones entre cargas eléctricas
Fuente Internet:
www.ieub.cl/LAINTERACCIoNELeCTRICA.doc
http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/daniel/pfisicos/ficheros/coulomb.pdf