Explorando la Electrostática: Carga, Campos y Corriente Eléctrica

Fenómenos de Electrización y Conceptos Clave

Electrización por Frotación

Al frotar una gamuza con una piel de gato, o al frotar ciertos materiales como vidrio o resinas de pino, estos adquieren una propiedad que hace que pequeñas esferas del mismo material se repelan entre sí. Sin embargo, esferas de materiales diferentes se atraen tras ser frotadas.

Este fenómeno se explica por la transferencia de carga eléctrica durante la fricción. Los materiales adquieren cargas positivas o negativas, y cargas de signos opuestos se atraen, mientras que cargas del mismo signo se repelen.

Electrización por Contacto

Al poner en contacto una esfera cargada con otra sin carga, ambas se repelen, independientemente del material. Este mismo fenómeno ocurre al conectar las esferas con un hilo metálico.

Esto se debe a que parte de la carga de la esfera original se transfiere a la esfera inicialmente neutra, resultando en ambas esferas con el mismo tipo de carga. Los materiales se pueden clasificar en:

• Aislantes: Materiales que no permiten el paso de cargas eléctricas.
• Conductores: Materiales que permiten el paso de cargas eléctricas.

Electrización por Influencia

Este proceso se puede observar en los siguientes pasos:

1. 1º paso: Al acercar una esfera cargada a un electroscopio, se observa que las laminillas se separan.
2. 2º paso: Al conectar el electroscopio a tierra mediante un hilo conductor, las laminillas se juntan. El exceso de carga migra a tierra, equilibrando el electroscopio.
3. 3º paso: Al retirar el hilo conductor y luego la esfera cargada, las láminas del electroscopio se separan nuevamente. La carga inducida se distribuye por todo el electroscopio.

Por influencia, se obtiene una carga de signo opuesto a la carga original.

Conceptos Fundamentales

Resistividad

La resistividad es la resistencia de un material a una longitud de 1 metro y una sección de 1 metro cuadrado.

Ley de Coulomb

La fuerza entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La fuerza es atractiva si las cargas son de signos opuestos y repulsiva si son del mismo signo.

Campo Eléctrico

Es la región del espacio donde una carga eléctrica experimenta una fuerza electrostática.

Intensidad del Campo Eléctrico

Es la fuerza que actúa sobre una unidad de carga positiva colocada en un punto del campo.

Líneas de Fuerza

Son líneas imaginarias tangentes a la intensidad del campo eléctrico en cada punto. Nacen de las cargas positivas y terminan en las cargas negativas. Las cargas positivas son fuentes de líneas de fuerza, y las negativas son sumideros.

Energía Potencial Electrostática

Es la energía que posee una carga eléctrica debido a su posición en un campo eléctrico.

Potencial Electrostático

Es el trabajo necesario para trasladar una unidad de carga positiva desde el infinito hasta un punto en el campo eléctrico. Las líneas de fuerza son perpendiculares a las superficies equipotenciales y apuntan hacia potenciales más bajos.

Superficies Equipotenciales

Son superficies donde el potencial electrostático es constante en todos sus puntos. Las líneas de fuerza son siempre perpendiculares a estas superficies.

Intensidad de Corriente

Es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de un conductor por unidad de tiempo.

Ley de Ohm

La intensidad de corriente que atraviesa un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada a sus extremos.

Resistencia de un Conductor

Es la relación entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos de un conductor y la intensidad de corriente que circula a través de él.

Factores que Afectan la Resistencia

1. Longitud: La resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor.
2. Sección: La resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal del conductor.
3. Tipo de Material: Cada material tiene una resistividad específica que afecta la resistencia.

Potencia

Es el trabajo realizado por unidad de tiempo.