Introducción a la electrostática FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA

...

SI la carga generada de la carga puntual es positiva entonces el vector se debe pasar hacia afuera, y si la carga generada es puntual negativa, entonces el vector se traza hacia adentro de la misma.

- Carga puntual:

Es la carga eléctrica que puede representarse en un punto en el espacio y también se le llama carga puntiforme.

TIPOS DE MATERIALES:

Las cargas deben moverse por diferentes medios y estas se clasifican según la resistencia que les hacen las cargas al pasar, para eso existen 4 tipos de materiales:

- Aislantes:

Son materiales que no facilitan en absoluto la conducción de las cargas, aunque en lagunas ocasiones cuando se tiene enormes diferencias de potencial se dejan pasar alguna de esas cargas.

En este grupo forman parte: la cerámica, el cristal, madera, entre otras.

Debido a que los electrones de estos materiales están fuertemente ligados y pertenecen a átomos específicos.

- Semiconductores:

Son los que conducen una cantidad de carga muy pequeña, pero controlable y se utilizan por lo general para chips, transistores, puertas lógicas, entre otras. Dentro de este grupo se encuentran el germanio y el silicio que son buenos aislantes cuando se encuentran en un electrón.

Cristalina: Pero su conductividad aumenta cuando un solo átomo se remplaza por una impureza que agrega o quita un electrón o la sustancia cristalina.

- Conductores:

Estos materiales conducen gran parte de energía y aunque tiene cierta resistencia, se utilizan para la elaboración de cables, transformadores, dispositivos electrónicos, entre otros.

Ejemplo: cobre, oro, plata, etc… aquí los electrones se mueven con más facilidad y donde los electrones externos del átomo no están aislados al núcleo del mismo.

- Superconductores:

Estos son materiales que no tienen ninguna resistencia y por lo cual deja pasar toda la carga eléctrica, el único problema que radica en ellos es que deben estar a temperaturas muy bajas (00 K)

LEY DE COULOMB:

Hasta ahora se ha hecho una descripción de como son los fenómenos eléctricos y como se polarizan, así como también como actúan las fuerzas, para esto se debe saber que el científico francés Charles Coulomb realizo una serie de mediciones para encontrar la relación que existe entre el modelo de la fuerza eléctrica entre dos cargas, la cual experimento con la balanza de torsión para construir su modelo matemático.

Y donde la interacción de esas cargas vio el científico que está regida por los principios de Newton, es decir, cumple el principio de acción y reacción.

Donde este principio dice si la carga 1 ejerce una fuerza sobre la carga 2, entonces la carga 2 ejerció una fuerza sobre la carga 1 en donde dichas fuerzas deben tener misma dirección, distancia pero el sentido opuesto.

Las pruebas que realizo Coulomb para llegar a formular dicha ley consistió en variar la cantidad de carga y distancia para ver como afectaban el módulo de la fuerza eléctrica.

En esas pruebas se dice que se formuló, que la fuerza eléctrica es directamente proporcional a las cargas y expresado matemáticamente se escribe de la siguiente formula:

F q1 q2 [pic 6]

Por lo que el resultado dice que al interactuar las fuerzas en cierta distancia va a ser inversamente proporcional al cuadrado de las distancias de las mismas.

Unificando las dos expresiones anteriores queda de la siguiente forma donde el símbolo de proporcionalidad se sustituye por una constante simbolizada por la letra K y a ese valor se le conoce como la constante de coulomb.

Con lo anterior la ley de Coulomb se expresa de la siguiente manera:

F = K Donde K= 9x109 2[pic 7][pic 8]

El valor de K se expresa en S.I, y la fuerza se mide en Newtons, la longitud o distancia en m y la carga el Coulomb.

CAMPO ELECTRICO:

Se define intensidad de campo eléctrico como la región que rodea una carga eléctrica colocada en el espacio, experimentando una fuerza de carácter eléctrico.

La magnitud de la intensidad del campo eléctrico E está dada por una fuerza con unidad de carga, matemáticamente se expresa de la siguiente forma:

E = [ ] o [pic 9][pic 10][pic 11]

E= [ ] [pic 12][pic 13]

Donde K= = permitividad del vacío.[pic 14][pic 15]

Michael Faraday introdujo una forma práctica para visualizar los campos eléctricos: ese método consistió en representar mediante líneas imaginarias llamadas líneas del campo eléctrico.

Donde van esas líneas de la carga positiva a la carga negativa y esas líneas son tangentes a la dirección del campo en cada uno de sus puntos.

Algunas características de esas líneas de campo con relación a las cargas de los cuerpos son las siguientes:

- Las líneas van de la carga positiva o infinito o la carga negativa o infinito.

- Las líneas nunca se cruzan.

- Las líneas se dibujan simétricamente.

- El número de líneas que salen de la carga positiva o entran a la carga negativa es proporcional a la carga.

- La densidad de las líneas en un punto es proporcional al valor del campo en dicho punto.

- Al dibujar las líneas simétricas y equiespaciadas en las regiones en donde más juntas estén las líneas, el campo será más intenso y por el contrario en las regiones donde estén más separadas serán menos intensas.

Cuando el campo eléctrico se debe a la existencia de varias cargas la ecuación vectorial se usa de la siguiente manera

[pic 16]

E = K Σ [pic 17]

Esta ecuación nos dice que la intensidad del campo eléctrico resultante en un punto,