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Electroestática
La electroestática es la rama de la Física que estudia las interacciones entre cuerpos cargados eléctricamente que se encuentran en reposo. La electrostática describe los fenómenos que tienen lugar en sistemas donde distribuciones de carga eléctrica mantienen su localización invariante en el tiempo. En otras palabras, los cuerpos cargados deben permanecer en reposo. Aún más, cada porción de carga debe permanecer en reposo dentro del cuerpo cargado. Aquí se pone de manifiesto la necesidad de un “soporte mecánico que permita el equilibrio estable de los cuerpos en los que reside la carga, a la vez que impida la migración de carga dentro de cada cuerpo. Las interacciones entre cuerpos cargados se manifiestan mediante fuerzas, que debido a su naturaleza se las denomina “fuerzas eléctricas”. Si un cuerpo cargado en reposo estuviera afectado exclusivamente por una fuerza eléctrica no nula, el mismo iniciaría un movimiento. Entonces ya no cumpliría con la condición electrostática.
Carga eléctrica
La carga eléctrica admite una definición intuitiva, basada en una serie de propiedades simples observadas experimentalmente. Estas propiedades solo sugieren una idea difusa sobre la naturaleza de la carga, pero aportan un instrumento concreto y operable sobre el que pudo edificarse la teoría electromagnética macroscópica. Las propiedades observadas más importantes son las siguientes: a) La carga eléctrica se encuentra en la naturaleza inseparablemente vinculada a un portador material (con masa y volumen no nulos).
b) Si un objeto material no posee carga eléctrica, no podrá esperarse de el ninguna interacción eléctrica c) Las cargas eléctricas interactúan entre si manifestándose mediante efectos dinámicos (Atracciones y repulsiones) que permiten distinguir dos clases de carga. Por la manera en que la carga se inserta en el aparato matemático se las distingue con signos + y -, pero la asignación es convencional. Esto significa que los fenómenos que describe la teoría serán idénticos si se permuta la convención de signos. d) Es posible comparar las cargas eléctricas estableciendo relaciones de orden y equivalencia, con lo que se concluye que es una magnitud medible y por tanto, operativamente apta para la teoría electromagnética. Sólo falta definir una unidad para darle entidad a la carga eléctrica. En el sistema internacional (SI) se adopta como unidad el “Coulonbº “Coulombio”, simbolizado por “C”.
Principio de conservación de la carga eléctrica
En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva. En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea. Al igual que las otras leyes de conservación, la conservación de la carga eléctrica está asociada a una simetría del lagrangiano, llamada en física cuántica invariancia gauge. Así por el teorema de Noether a cada simetría del lagrangiano asociada a un grupo uniparamétrico de transformaciones que dejan el lagrangiano invariante le corresponde una magnitud conservada. La conservación de la carga implica, al igual que la conservación de la masa, que en cada punto del espacio se satisface una ecuación de continuidad que relaciona la derivada de la densidad de carga eléctrica con la divergencia del vector densidad de corriente eléctrica, dicha ecuación expresa que el cambio neto en la densidad de carga ρ dentro de un volumen prefijado V es igual a la integral de la densidad de corriente eléctrica J sobre la superficie S que encierra el volumen, que a su vez es igual a la intensidad de corriente eléctrica I :
Aislantes y conductores eléctricos
La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro.
Ley de Coulomb
Fuerza Eléctrica En 1785, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), físico e ingeniero francés que también enunció las leyes sobre el rozamiento, presentó en la Academia de Ciencias de París, una memoria en la que se recogían sus experimentos realizados sobre cuerpos cargados, y cuyas conclusiones se pueden resumir en los siguientes puntos: Los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse. El valor de dicha fuerza es proporcional al producto del valor de sus cargas. La fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Estas conclusiones constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb. La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une. F = K Q. q r 2 donde: F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N). Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C). r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·10^9 N·m^2 /C^2 utilizando unidades en el S.I. Si se incluye el signo en los valores de las cargas, el valor de la fuerza eléctrica en esta expresión puede venir acompañada de un signo. Este signo será: positivo. cuando la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen). ( + · + = + o - · - =
- ) negativo. cuando la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). ( + · - = - o - · + = - ) Por tanto, si te indican que dos cargas se atraen con una fuerza de 5 N, no olvides que en realidad la fuerza es -5 N, porque las cargas se atraen.
Campo eléctrico
Módulo (cantidad positiva) Dirección: la recta que pasa por la carga puntual y el punto P Sentido: Hacia afuera si Q es positiva, hacia la carga si Q es negativa, tal como indican las flechas en la figura. La unidad de medida del campo en el S.I. de Unidades es el N/C El potencial producido por una carga puntual Q es una magnitud escalar (positiva o negativa). La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el volt (V).
Condensador
Un condensador eléctrico es un dispositivo formado por dos conductores separados por un material dieléctrico o aislante. El tipo de condensador más famoso es el construido por medio de dos placas conductoras planas y paralelas. Se caracterizan principalmente porque su capacidad depende
Bibliografía https://www.fisicalab.com/tema/electrostatica-intro#contenidos https://zonaemec.files.wordpress.com/2015/08/1_1-carga-elc3a9ctrica.pdf https://www.profesorenlinea.cl/fisica/ AislantesyConducElectricos.htm#:~:targetText=Conductores%20son%20los%20que %20dejan,%3A%20madera%2C%20pl%C3%A1stico%2C%20etc. http://janjho.blogspot.com/2009/10/carga-inducida.html https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-coulomb#contenidos http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/problemas/electrico/electrico.html https://www.fisicalab.com/apartado/capacidad-condensador#contenidos https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947843/ contido/12_la_corriente_elctrica.html
