La electricidad se trata conjuntamente con el magnetismo porque ambos aparecen generalmente juntos, cuando el primero está en movimiento, el último también está presente.
El magnetismo fue observado desde el principio de la historia , pero no fue completamente explicado hasta que se ideó la inducción magnética.
El fenómeno de la electricidad fue igualmente observado desde el principio de la historia , es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.
Electricidad.
Thales de Mileto realizó experimentos en los cuales demostró que el ámbar al ser frotado con la piel, atraía ciertas semillas. A estas sustancias las denominó sustancias eléctricas y a la propiedad la denominó electricidad. En 1733, el físico francés Charles du Fay estudió las interacciones de la electricidad, y encontró que materiales electrizados del mismo tipo se
repelían. Un ejemplo de repulsión son dos varillas de plástico frotadas con piel ,contrario a una varilla de vidrio frotada con seda y una varilla de plástico frotada con piel de animal, ya que en este caso las varillas se atraen.
Electrización.
Consiste en el poder de
atracción que adquieren los objetos después de ser frotados.
Los átomos poseen igual número de protones que de electrones, por lo cual la carga positiva se compensa con la negativa de los segundos. Al someter un cuerpo a ciertas manipulaciones ese cuerpo puede ganar electrones o perderlos. Esto se debe a que las
barras de vidrio o de plástico se electrizan al frotarlas, con seda o con lana. Al frotar la barra de
plástico gana electrones de la lana y la barra de vidrio cede electrones a la seda. El tipo de carga eléctrica que un cuerpo tiene está en función de que ese
cuerpo tenga más o menos electrones que protones.
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Cargas Electricas
Cuando la cantidad de carga es superior a la normal este presenta electricidad positiva, la adquirida por el vidrio; y cuando la misma es inferior a lo normal, el cuerpo tenía electricidad negativa, la adquirida por el ámbar. La magnitud física que nos
indica la cantidad de esa propiedad de la materia se denomina carga eléctrica.
La unidad de la carga eléctrica en el SI se denomina coulomb o culombio su símbolo es C.
Si un cuerpo tiene carga positiva o
carga negativa es porque se ha redistribuido su carga eléctrica.
En estas se cumple el principio de conservación de la carga, indica que la
cantidad de carga se conserva, ya que puede presentarse
un intercambio de carga de un cuerpo a otro, pero no se crea ni se destruye.
Por otra parte, la carga eléctrica está cuantizada. Cualquier otra carga
eléctrica, ya sea positiva o negativa, será igual a la carga de un número entero de electrones. Como la unidad de
carga en el SI es el culombio (C) su equivalencia con la carga del electrón es:
Existen medios en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estas sustancias son denominadas aislantes , tambien hay otros materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad.
En este caso se dice que los medios son conductores. A estos elementos como el silicio se les denomina semiconductores. La mayoría de los
gases normalmente son malos conductores, ya que solo conducen electricidad en ocasiones especiales.
Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la electrónica.
Desde un punto de vista atómico, en un conductor los electrones se encuentran ligados con menor firmeza, por lo
cual pueden moverse con mayor libertad dentro del material. En el interior de un material aislante los electrones
se encuentran ligados muy firmemente a los núcleos, por tanto, no existen electrones libres. Mientras en un
semiconductor la existencia de electrones libres es mínima. En 1911, se descubrió que algunos materiales, al ser
expuestos a temperaturas muy bajas aproximadamente al cero absoluto, cerca de 2273°C, mejoraban su
conductividad notablemente, y ofrecían una resistencia casi nula al movimiento de las cargas eléctricas. Este
fenómeno se denominó superconductividad. Posteriormente, en 1987, se descubrió la superconductividad a
temperaturas más altas (temperaturas mayores a 100 K, es decir, 2173 °C).
POR CONTACTO: Al poner en contacto un cuerpo electrizado con otro sin carga eléctrica, se genera un
paso de electrones entre el primer cuerpo y el segundo, produciéndose la electrización de este último. Esto se debe a la transferencia de electrones libres desde el
cuerpo que los tiene en mayor cantidad hacia el cuerpo que los tiene en menor proporción.
POR INDUCCION: Al aproximar un cuerpo cargado a otro cuerpo, preferiblemente conductor, que no está
cargado, este cuerpo se polariza, es decir, una de sus partes se carga positivamente y la otra,
negativamente. El fenómeno se debe a que el cuerpo cargado atrae las cargas de distinto signo y repele a
las del mismo signo
. Considera un aislante, no electrizado cuyas moléculas se encuentran distribuidas al azar. Al
acercar un objeto electrizado (por ejemplo, con carga positiva) al material aislante, la carga de este actúa sobre
las moléculas del aislante haciendo que se orienten y se ordenen de tal forma que sus cargas negativas se
ubiquen lo más cerca posible del objeto cargado positivamente. El efecto de este proceso se denomina
polarización y se representa en la siguiente figura.
En el electromagnetismo clásico, la polarización eléctrica es el campo vectorial que expresa la densidad de los momentos eléctricos dipolares permanentes o inducidos en un material dieléctrico. El vector de polarización P se define como el momento dipolar por unidad de volumen. La unidad de medida en el SI es coulomb por metro cuadrado.1
La polarización eléctrica es uno de los tres campos eléctricos macroscópicos que describen el comportamiento de los materiales. Los otros dos son el campo eléctrico E y el desplazamiento eléctrico D.
Caption: : AISLANTES
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Fuerza entre cargas
1. Ley de Coulomb: Los cuerpos cargados experimentan una cierta interacción de atracción o de repulsión entre ellos. La fuerza que
caracteriza esta interacción depende de las distancias entre los cuerpos y de la cantidad de carga eléctrica.
El físico francés Charles Coulomb , utilizando una balanza de torsión, estudió las fuerzas con las que se atraían o
repelían los cuerpos cargados.
Una carga de un culombio equivale a 6,25 x 1018 veces la carga de un electrón. Como es muy grande, con
frecuencia se utiliza un submúltiplo de ella, el microculombio (µC), que equivale a la millonésima parte del
coulomb. Estos factores se resumen en la ley de Coulomb, que permite calcular la intensidad de fuerza de
atracción o repulsión de dos cargas puntuales.
Caption: : La K es la constante electrostática, se expresa en N . m2/C2 y su valor depende del medio material en cual se encuentran las cargas. En el vacío la constantetiene un valor de K = 9 x 109 N . m2/C2. Si la fuerza tiene signo menos, indica una fuerza de atracción entre las dos cargas y si es de signo positivo indica una fuerza de repulsión.
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Fuerza electroestatica en materiales
Si el medio es otro, esta constante presenta variaciones notables de tal forma
que la fuerza electrostática entre los cuerpos cargados presenta variaciones. Según el medio, la constante
electrostática K, se expresa como se muestra al lado izquierdo.
La constante kd es la constante dieléctrica del medio material y no tiene unidades.
