ELECTRICIDAD
Para poder entender que es la electricidad primero hay que ver
algunos otros conceptos que te ayudara a comprender mejor como
lo es la fuerza eléctrica.
Se puede definir la
FUERZA muchas formas como una magnitud
o como una acción pero en todas se
especifica algo esta al
interactuar con algo cambia o modifica
su estado de reposo ya sea cambia de
sentido de dirección o aumento de velocidad. La segunda ley de newton expresa
la relación entre más fuerza y aceleración: la aceleración de un objeto es
totalmente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el e inversamente
proporcional a la masa
Su
formula se dice así:
F=mXa
De acuerdo con el sistema
internacional de medidas la fuerza se mede en newton(N); esta unidad
equivale a 1 kgm/s2
Campos
de fuerza
Internándonos un poco ya en
los conceptos de electricidad hay que hablar de
los campos de fuerza los cuales se caracterizan por el tipo de agente
sobre el que actúan o el que los creo entre todos se pueden distinguir tres:
campo gravitatorio, eléctrico, magnético
Campo gravitatorio.-se
origina cuando una masa crea un campo de fuerza cuya acción se manifiesta sobre
otra masa, ósea, que se entiende como al
espacio donde toda masa se ve sometida a la
acción de una fuerza.
La intensidad de un campo
gravitatorio se define como la fuerza ejercida sobre una masa m colocada en un
punto del campo gravitatorio, es decir:
I=F/m
Donde:
I=intensidad de campo
gravitatorio
F=fuerza actuante
M=masa
La fuerza es una cantidad
vectorial que costa de magnitud, dirección y sentido.
La electricidad se divide en
dos grandes ramas: electrostática y electrodinámica. La primera tiene que ver con el comportamiento
de las cargas en estado de reposo, equilibrio o estática y la segunda, con las
cargas en movimiento.
Un poco de historia…..
En el año de 1600 el
científico William Gilbert utilizo por primera vez el término electricidad; el
cual surgió de la definición del ámbar. Gilbert comprobó que la propiedad de
traer partículas diminutas o cuerpos ligeros no era exclusiva de este material
sino que había otros que se comportaban igual.
En el año de 1672, el físico
alemán Otto von guericke desarrollo la primera maquina eléctrica también
conocida como generador electrostático, años mas tardes en 1755 en la
universidad de Leyden, los físicos e.g. von kleist y Petrus van
musschenbroek desarrollaron el primero
condensador eléctrico.
En 1752 benjamín franklin político científico inventor estadunidense desarrollo el experimento que lo hiciera famoso al atar un pedazo de metal a un papalote lo que permitió demostrar que las nubes se encuentran cargadas de energía eléctrica en estado de reposo.
En 1776 Joseph priestley,
químico, teólogo y filosofo nacido en gran Bretaña, comprobó que la carga
eléctrica se distribuía de manera uniforme en la periferia de una esfera hueca,
mientras que en el interior de esta había ausencia de carga, un año después el
científico francés charles coulomb estudio la fuerza de atracción y reducción y
corroboro el dicho que en ese tiempo se establecía con eso se estableció como
ahora conocemos como la ley del coulomb
Carga eléctrica
Todo cuerpo está formado por materia y esta a su
vez, por moléculas las cuales están constituidas por partículas diminutas no
perceptibles a simple vista denominadas átomos. La palabra átomo significa no
divisible.
A finales del siglo XIX y principios del XX, se
llego a la conclusión de que el átomo contenía pequeñísimas partículas
subatómicas, las cuales eran las responsables de generar la carga eléctrica de
los cuerpos. Estas partículas se conocen con el nombre de protones y
electrones.
Los
protones son portadores de carga positiva, junto con los neutrones que no
tienen carga, se encuentra ubicada en el centro del átomo el cual recibe el
nombre de núcleo.
Los electrones poseen una carga negativa y se encuentran en
la corteza del átomo.
Un átomo en condiciones normales es eléctricamente
neutro, por lo que se considera que está formado por el mismo número de
electrones (-) que de protones (+)
• Cuando un cuerpo gana electrones, adquiere una
carga negativa.
• Cuando un cuerpo pierde electrones, adquiere una
carga positiva.
El espacio que rodea a u cuerpo cargado
eléctricamente se conoce como campo
eléctrico. Cargas con signos iguales se repelen, y con
signos distintos se atraen.
Conservación de la carga eléctrica
Un átomo neutro hay igual
número de electrones que de protones, de tal modo que no existe ninguna carga
neta, los electrones no se crean ni se destruyen, sino que se redistribuyen de
un material a otro, los electrones que se pierden en un cuerpo o material son
ganados en igual número por otro.
La resultante de la carga
total, en un proceso de transferencia de carga eléctrica entre cuerpos,
permanecerá siempre constante. Y es expresada mediante la ecuación.
∆Q=0
Donde Q es la carga total
existente en el proceso de electrización.
En el sistema Internacional
de medidas, la unidad de carga eléctrica se llama coulomb y se representa con
la letra C, la cual se define como la cantidad de carga.
Formas de electrización
A una distribución de carga eléctrica al trabajo que hay que realizar para trasladar esa carga desde regiones de potencial cero al lugar que ocupa en la distribución, supuesto que no hay más campo eléctrico que el que crea la carga de la distribución. Ese trabajo coincide con el que realizarían las fuerzas electrostáticas de la propia distribución, si se permitiera que se dispersara su carga para volver a su situación inicial.
Proceso de electrización por frotamiento o fricción
En este método es necesario frotar en repetidas ocasiones un objeto contra otro para logra que uno de estos dos materiales se atraiga los electrones del otro.
Es decir por medio del frotamiento de ambos objetos, uno de objetos con menos electrones le robara electrones al otro objeto. Esto es debido a que los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad, la fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Los átomos con deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque, al perder electrones (que tienen carga negativa), su carga neta resulta positiva.
Proceso de electrización por conducción o contacto
Es posible transferir
electrones de un material a otro por simple contacto, en
este caso es necesario que el cuerpo este previamente electrizado entre en
contacto con un cuerpo neutro para que se lleve a cabo este proceso. Al entrar
los cuerpos en contacto los electrones se transfieren del material que contiene
un exceso de electrones al otro. Así ambos objetos adquirirán la misma carga.
Esto también depende de que tan buen conductor sea de electricidad.
En resumen la electrostática no es nada más que la pérdida y ganancia de electrones entre
los cuerpos.
Proceso de electrización por
inducción
Consiste en un proceso de carga de un objeto sin contacto directo
o en transmitir electrones sin tocar el objeto a electriza. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro
cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo
neutro, se establece una interacción eléctrica
entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro. Como resultado de esta
interacción, la distribución inicial
se altera: el cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones
libres del cuerpo neutro.
Para
proteger los equipos electrónicos como las computadoras o los televisores, se
introduce en la Tierra, a una distancia aproximada de dos metros, una varilla
de cobre, considerada un excelente conductor de la electricidad, de la cual se
deriva un cable que se conecta a un circuito eléctrico; entonces se dice que
nuestro circuito esta “aterrizando”.
Ley de Coulomb
El
científico Francés Charles Coulomb encontró, mediante experimentos en los que
utilizo la balanza de torsión, que entre dos cargas puntuales en reposo, la
fuerza eléctrica de atracción o repulsión es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia (r) que las separa. También descubrió que la fuerza es
proporcional al procedimiento de las magnitudes de las cargas q1 y q2, y
estableció que la fuerza es de atracción si las cargas son de signos contarios,
y de repulsión si ambas cargas son de signos iguales.
Donde:
F= Fuerza eléctrica de atracción o repulsión
K= Constante de Coulomb o de proporcionalidad eléctrica, cuyo valor es el Sistema Internacional de medidas es:
F= Fuerza eléctrica de atracción o repulsión
K= Constante de Coulomb o de proporcionalidad eléctrica, cuyo valor es el Sistema Internacional de medidas es:
K= 8.9875
X 10^9 N m^2 / C^2
A fin de poder simplificar los cálculos, es valido
aproximar el valor a:
K= 9 X
10^9 N m^2 / C^2
donde:
q1 y q2 = cargas puntuales
r = distancia que separa la cargas
La ecuación
anterior se conoce como ley de Coulomb y se aplica únicamente a cargas
puntuales esféricas.
Cuando dos
cargas puntuales q1 y q2 se encuentran
separadas por una distancia r, de acuerdo con la Ley de Coulomb ejercen una
fuerza reciproca; si ambas son del mismo
signo habrá una repulsión, es decir, la fuerza de q2, y si son de signos
contrarios, se ejercerá una atracción.
A mayor
distancia, la fuerza ejercida será mejor. Este tipo de fuerzas obedecen a la
tercera Ley de Newton, que expresa: las fuerzas ocurren en pares.
La fuerza
de atracción es parecida a la fuerza gravitacional, debido a que ambas esferas
contienen cargas opuestas. De acuerdo con esto, es pertinente mencionar que la
principal diferencia entre la fuerza gravitacional y la eléctrica es que la
primera solo puede ser de atracción, mientras que la segunda también puede ser
de repulsión.
Bibliografía
Libro: Física II
Pág.: 101 a 104.
Autores: Silvia Cruz Prieto
González y Luis Miguel Rodríguez Barquet.
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/contenidos/01d56993080931b38.html
http://www.buenastareas.com/ensayos/Electricidad-Por-Frotamiento/2223023.html
EVIDENCIAS
