EL blog del físico

De acuerdo a nuestra concepción actual de la materia, la carga eléctrica es una propiedad que nace de la estructura misma de la materia, de su estructura atomica.

Esta idea consiste en que la materia está compuestos por átomos, los cuales están formados por la misma canridad de cargas electricas positivas y negativas (además de particulas eléctricamente neutras).

Coulomb encontró experimentalmente que la fuerza de atracción o repulsión ,entre cargas de signos opuestos o iguales, respectivamente, son directamente proporcionales al producto de la intensidad de sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de distancia entre ellas .

Para lograr que un cuerpo quede cargado eléctricamente requerimos que haya en él un exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o - ) , lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos:

Frotamiento, inducción y contacto.

Los materiales, desde la perspectiva del fenómeno eléctrico, pueden clasificarse como:

- Conductores.

- Semiconductores.

- Aislantes.

Esta clasificación se nace considerando la facilidad (o dificultad ) con que tales materiales permiten que la carga eléctrica fluya a través de ellos. En los conductores existen electrones cuya fuerza eléctricas que los unen a la estructura atómica son más débiles que en el caso de los semiconductores o aislantes, en los que tales fuerzas son considerablemente mayores. No se trata, pues, de una clasificación en la que algunos materiales conducen y otros no, sino de una clasificación en base al trabajo necesario para separar un electrón de su estructura atómica y lograr que fluya a través del material.

 

La Electricidad categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la interacción de las mismas. Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos. Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las partículas con carga. En lo que respecta a los efectos eléctricos, estas partículas pueden ser neutras, positivas o negativas (véase Átomo). La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas negativas y positivas se atraen entre sí. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.

 

¿Que es la carga eléctrica y donde se ubica?

 

Los antiguos griegos ya sabían en el siglo V a.c. que al frotar ciertas sustancias éstas adquieren la propiedad de atraer cuerpos de masa reducida. Una de las sustancias que manifiestan este fenómeno con mayor facilidad es el Ámbar, cuya denominación en griego, ELEKTRÓN, se aplicó al proceso que tenía lugar en él.

Cuando un cuerpo está electrizado, se dice que presenta una cierta carga eléctrica que caracteriza las propiedades de atracción y repulsión del mismo.

electroscopio

 

El electroscopio es un instrumento cualitativo empleado para demostrar la presencia de cargas eléctricas. En la figura 1 se muestra el instrumento tal como lo utilizó por primera vez el físico y químico británico Michael Faraday. El electroscopio está compuesto por dos láminas de metal muy finas (a, a_) colgadas de un soporte metálico (b) en el interior de un recipiente de vidrio u otro material no conductor (c). Una esfera (d) recoge las cargas eléctricas del cuerpo cargado que se quiere observar; las cargas, positivas o negativas, pasan a través del soporte metálico y llegan a ambas láminas. Al ser iguales, las cargas se repelen y las láminas se separan. La distancia entre éstas depende de la cantidad de carga.

Pueden utilizarse tres métodos para cargar eléctricamente un objeto: 1) contacto con otro objeto de distinto material (como por ejemplo, ámbar y piel) seguido por separación; 2) contacto con otro cuerpo cargado; 3) inducción.

 

 

Estos tres objetos muestran la

forma en que las cargas eléctricas

afectan a conductores y no con-

ductores. Una varilla negativamente

cargada (A) afecta a la distribución

de cargas de un conductor (B) y un

no conductor (C) cercanos. En los

lados de B y C más próximos a A

se induce una carga positiva, mien-

tras que en los lados más alejados

aparece una carga negativa.

En el conductor (B), la separación de la carga afecta

a todo el objeto, porque los electrones pueden mo-

verse libremente. En el no conductor (C), la separa-

ción se limita a la distribución de los electrones

dentro de cada átomo. El efecto se nota más si el no

conductor está cerca del objeto cargado.

 

 

Dos varillas con cargas del mismo signo se repelen.

Para observarlo pueden frotarse dos varillas del mismo material (por ejemplo, vidrio) empleando el mismo método (por ejemplo, un paño de seda). Al ser del mismo material y haber sido frotadas de la misma forma, las varillas adquieren cargas del mismo signo. Si se cuelga una varilla de un hilo de forma que pueda girar y se le acerca la otra, la primera gira alejándose de la segunda, lo que demuestra que las cargas se repelen. Si las dos varillas tuvieran cargas de signo opuesto, la primera se acercaría a la segunda, puesto que las cargas de distinto signo se atraen.

En 1813, Hans Christian Oersted predijo que se hallaría una conexión entre la electricidad y el magnetismo. En 1819 colocó una brújula cerca de un hilo recorrido por una corriente y observó que la aguja magnética se desviaba. Con ello demostró que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. Aquí vemos cómo las líneas de campo magnético rodean el cable por el que fluye la corriente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Las líneas de fuerza eléctricas indican la dirección y el sentido en que se movería una carga de prueba positiva si se situara en un campo eléctrico. El diagrama de la izquierda muestra las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas positivas. Una carga de prueba positiva sería repelida por ambas. El diagrama de la derecha muestra las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas de signo opuesto. Una carga de prueba positiva sería atraída por la carga negativa y repelida por la positiva.

 

¿Que fenómenos físicos demuestran la existencia de la carga eléctrica?.

 

Aquí van algunos fenómenos físicos:

• Un globo se pega a un pulóver porque, al frotarlos entre sí, uno y otro adquieren cargas opuestas.

• (atracción) Un globo cargado por frotamiento atrae pequeños trozos de papel. Las cargas del mismo signo se repelen, por lo que las cargas negativas del globo hacen que las cargas negativas del papel se alejen de ellas. De este modo, la zona del papel próximas al globo se cargan positivamente y se adhieren a él porque las cargas opuestas se atraen.

 

• (repulsión) los dos globos cargados cuelgan de un mismo punto, uno al lado del otro. Se repelen entre si porque ambos están cargados negativamente. Si su estado fuera neutro, penderían contiguos uno al otro.

• La diferencia de potencial entre nubes, o entre una nube y el suelo, produce descargas eléctricas atmosféricas o rayos. El flujo de electricidad también produce una onda sonora, el trueno.

 

• (carga en una nube). Arriba, en las nubes, torbellinos de partículas de hielo se cargan de electricidad estática. La parte superior de la nube resulta cargada positivamente; y la inferior, negativamente. A veces, esa electricidad se descarga en forma de relámpago dentro de la nube, para restablecer el equilibrio de las cargas.

• (inducción electroestática)frotando una cuchara de plástico sobre la ropa es posible desviar el chorro de agua que mana de una llave. Las cargas negativas de la cuchara repelen lejos de ellas a las cargas negativas del agua, mientras que atraen hacia ellas a las positivas. Así la cuchara induce la aparición en el agua de zonas cargadas, por lo que el efecto se llama de inducción electrostática.

 

¿Qué es y como funciona una pila eléctrica?

 

Dispositivo que convierte la energía química en eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrólito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrólito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una corriente eléctrica. 
Las pilas en las que el producto químico no puede volver a su forma original una vez que la energía química se ha transformado en energía eléctrica (es decir, cuando las pilas se han descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas secundarias o acumuladores son aquellas pilas reversibles en las que el producto químico que al reaccionar en los electrodos produce energía eléctrica, puede ser reconstituido pasando una corriente eléctrica a través de él en sentido opuesto a la operación normal de la pila.

 

Circuitos

Un circuito es una red eléctrica (interconexión

de dos o más componentes, tales 

como resistencias, inductores, condensadores, 

fuentes, interruptores y semiconductores) que

contiene al menos una trayectoria cerrada.

Los circuitos que contienen solo fuentes, compo-

nentes lineales (resistores, condensadores, induc-

tores) y elementos de distribución lineales (líneas

de transmisión o cables) que pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

 

Si quieres saber mas sobre esto, puedes darte una pasada por aquí:

objetos.unam.mx/fisica/circuitosElectricos/pdf/circuitos.pdf