domingo, 30 de noviembre de 2014
4. Electroscopio y Formas de Electrizar un Cuerpo.
¿Qué es el Electroscopio?
Es un instrumento que se utiliza para saber si un cuerpo está cargado
eléctricamente.
El electroscopio consiste en una varilla metálica
vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos
láminas de aluminio
muy delgado. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio
transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado
a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo
de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la
cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se
equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las
láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición
normal.
Cuando un electroscopio se carga con un signo
conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo
a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado
con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan,
el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.
| Formas de Cargar un Cuerpo: A.- Electrizacion por contacto Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.  B.- Electrizacion por frotamiento Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.  C.- Electrizacion por inducción Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.  |
3. ¿Cuándo un Cuerpo esta Cargado Eléctricamente?
¿Cuándo un
cuerpo está cargado eléctricamente?
Tenemos lo
siguiente: Un cuerpo cualquiera está formado por moléculas y éstas están
formadas por átomos. Los átomos poseen, básicamente, tres tipos de partículas:
electrones, protones y neutrones. Se ha descubierto que los electrones y los
protones tienen propiedades eléctricas mientras que los neutrones no la poseen.
A los electrones se les asignó la propiedad de tener carga negativa y a los
protones carga positiva. Se dice, entonces, que un cuerpo está cargado negativamente
si tiene un exceso de electrones y está cargado positivamente si
tiene una ausencia de electrones, es decir, si tiene más protones que
electrones.
¿Cómo se puede
producir el hecho de que a un cuerpo le “sobren” o le “falten” electrones?
Para entender
esto tenemos que comprender la dinámica de los átomos y al respecto diremos,
por ahora, que lo más probable es que al tomar un cuerpo cualquiera éste no
posea carga eléctrica, pero esto no significa que no tenga electrones ni
protones, no!, sigue teniéndolos pero de ambos tiene la misma cantidad. Se
puede deducir, entonces, que la carga negativa de un electrón se anula con la
carga positiva de un protón. Por lo tanto, al tener un cuerpo la misma cantidad
de electrones que protones, eléctricamente se dice que está neutro o que está
sin carga.
2. ¿Qué es la Electrostática?
¿Qué es la electrostática?
Podríamos decir que es el
área de la física que se encarga de estudiar fenómenos asociados a cargas
eléctricas en reposo.
¿Qué entenderemos como
carga eléctrica?
La
carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas
partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los
átomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga
negativa). En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número
de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo
constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones.
En el Sistema Internacional, la unidad de carga
eléctrica es el Coulombio (C). Un Coulombio es la cantidad de carga que
pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando
la corriente eléctrica es de un amperio.
Carga eléctrica:
A la carga eléctrica
se le designa con la letra q.
La
unidad de medida de carga eléctrica es el Coulomb [C].
La
unidad de carga eléctrica es el electrón (e) y su carga eléctrica es
e =
1,602x10-19 [C]
Para
efectos de cálculos si la carga de un cuerpo es un número entero de electrones,
se utiliza e = - 1,6x10-19 [C].
Si fuera un cuerpo que está
cargado positivamente, para cálculos se utiliza e = 1,6x10-19 [C]
La unidad de la carga coulomb,
se nombra en reconocimiento del físico
francés Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806),
que la enunció en 1785 y forma la base de la electroestática,
y su ley dice lo siguiente:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que
interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al
producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La
fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son
de signo contrario.
1. Un poco de Historia Valiosa.
Desde la antigüedad ya los
griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar,
podía atraer objetos pequeños.
Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.
Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.
No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William
Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un
paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se
ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de
diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese
fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”,
nombre que en griego significa ámbar. Posteriormente fue Benjamín Franklin
quien les asignó los nombres de cargas positivas y cargas.
Con el estudio de la
electrostática se da inicio a la búsqueda del conocimiento que nos permitirá
comprender algunos fenómenos eléctricos. La electrostática es el punto de
partida para el estudio del fenómeno de la electricidad, su control por parte
del hombre y, por cierto, es la base de numerosas aplicaciones científicas y
tecnológicas.
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