ELECTROESTATICA fisica
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1. L A EL ECTRICIDAD ESTTICA
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; La crepitacin que a veces se oye al quitarse un pulver, el golpe que
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,- suele percibirse al tocar un automvil que ha estado en movimien-
, ,to, los rayos que se producen durante las tormentas, la adhesin del
polvo a los objetos, el globo frotado que se pega a la ropa, el chorro
de agua que se desva al acercarle una lapicera de plstico frotada, la
adherencia de la primera hoja de la carpeta a su tapa, el cabello que
se eriza al pasarle varias veces el peine, se deben a la accin de la
electricidad esttica o electrosttica.
1 . 1 . E l E C T R I Z A C I N P O R F R O T A M I E N T O
Es lgico suponer que el conocimiento de ciertos fenmenos elc-
tricos, tales como la cada de los rayos durante las tormentas, son
conocidos desde el momento en que se produjo la aparicin del
hombre sobre la superficie de la Tierra.
Se atribuye a Tales de Mileto, un filsofo griego que vivi en el siglo
sexto antes de Cristo, haber sido el primero en estudiar el compor-
tamiento de una resina fsil, el mbar (denominada, en griego, elek-
trn).
En estos trabajos pudo descubrir que al
frotar
vigorosamente
una barra de mbar con un trozo de piel de macho cabro, la barra
adquira la propiedad de atraer partculas de pasto seco.
Muchos siglos despus, William Gilbert (1544-1603) comenz el es-
tudio metdico de estos efectos, denominndolos , elektron , de
donde deriv el nombre de electricidad que se utiliza actualmente.
Las experiencias de Gilbert demostraron que no slo el mbar se
electriza por frotamiento sino tambin otros materiales, tales como
el lacre, la madera, el vidrio, etctera, adquiriendo la propiedad de
atraer objetos muy livianos (plumas, cabellos, pelusas, etctera).
Con respecto a las sustancias que manifiestan esta propiedad se di-
jo que estaban electrizadas y se las llam sustancias elctricas.
La electricidad que se produce en estos casos no circula por todo el
cuerpo, sino que queda retenida y en reposo en la zona frotada, por
lo cual se llama electricidad esttica o electrosttica.
2. L A S CARGAS EL C TRICA S
, En 1733, Charles Du Fay descubri que al acercase entre s dos esfe-
ras pequeas de corcho, cargadas con electricidad por contacto con
una barra de mbar previamente frotada, se repelan. Lo mismo su-
cede si las dos esferas son cargadas con una varilla de vidrio previa-
mente frotada. En cambio, si una esfera se carga con la barra de m-
bar y la otra con la 'varilla de vidrio, se atraen entre s.
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plstico se puede realizar lo siguiente:
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a) Con un trozo de pao frotar un tubo de
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adquieren electricidad positiva):
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b)Frotar una lapicera de plstico con un
trozo de palio y con ella tocar las boli-
tas de dos pndulos (ambas adquieren
electricidad negativa):
Cargas
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igual signo se repelen.
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argas
de
igual signo se repelen.
c)Frotar el tubo de ensayo
y
la lapicera
con sendos trozosde pao. Tocar la boli-
, ta de uno de dos pndulos con el tubo de
ensayo y la del otro con la lapicera (una
de las bolitas adquiere carga positiva
y
. la otra caiga negativa):
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tomo
de
litio.
(3 protones
y 3electrones)
El vidrio
pierde electrones
yse carga
positivamente.
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Estos hechos llevaron a que Du Fay sostuviera que hay dos clases de
electricidad, una del vidrio, que denomin vtrea, y otra de la resina,
a la que llam resinosa. .
Posteriormente, en 1747, Benjamn Franklin llam a la electricidad
vtrea, electricidad positiva
(+),
ya la resinas a , electricidad nega-
tiva (-). (Estos nombres son convencionales y slo responden a la
necesidad de diferenciarlas.)
Entonces, las experiencias de electrizacin pusieron de manifiesto
que cuando se acercan dos cuerpos cargados con electricidad suce-
de lo siguiente:
Cargas positivas
repelen
a las cargas positivas.
Cargas negativas repelen a las negativas.
Cargas positivas atraen a las negativas y viceversa .
Estas observaciones pueden generalizarse diciendo:
Cargas elctricas de distinto signo se atraen .
Cargas de igual signo se repelen.
2 C U L E S E L O R I G E N D E L A S C A R G A S E L C T R IC A S ?
Evidencias experimentales indican que los tomos que constituyen
las diferentes sustancias estn formados por protones (positivos),
neutrones (sin carga elctrica) y electrones (negativos).
Los protones y los neutrones estn agrupados en un ncleo peque-
o y los electrones se mueven alrededor de ese ncleo en rbitas
. niveles de energa.
El nmero de protones es igual al de electrones y, por lo tanto, el to-
mo es elctricamente neutro.
En consecuencia, como los tomos son los que constituyen la mate-
ria, sta tambin es neutra.
Cuando se frota un tubo de ensayo, algunos electrones (negativos)
pasan del vidrio al pao y, en consecuencia, en la parte frotada que-
dan tomos con defecto de electrones por lo cual presentan carga
elctrica positiva. Estos tomos que poseen un nmero mayor de .
protones que de electrones se denominan iones positivos o cationes.
En cambio, al frotar una lapicera de plstico, algunos electrones se
desplazan del pao al plstico y en ste quedan tomos con exceso
de electrones por lo que manifiestan carga elctrica negativa. Estos
tomos reciben la denominacin de iones negativos o aniones.
Por lo tanto, al frotar dos cuerpos se produce la transferencia de ;
electrones de un material al otro, provocando un desequilibrio de
cargas elctricas. El cuerpo que gana electrones adquiere carga ne-
gativa y el que los pierde, carga positiva.
Si se cargan dos cuerpos por frotamiento, la carga elctrica ganada
por uno de' ellos es igual a la perdida por el otro. Este hecho se ha
comprobado en fenmen,os. a gran escala como las reacciones nu-
cleares. Entonces, se ha llegado a la conclusin de que la cantidad,
total de carga en un proceso no se modifica, por lo cual la conserva- '
cin de la carga elctrica es una ley de la electricidad.
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La energa elctrica
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2 2 S E R I E T R I B O E l C T R IC A
tLa electricidad esttica obtenida por frotamiento entre los cuerpos
se suele denominar triboelectricidad.
.Algunos materiales absorben electrones mientras que otros tienden
. a cederlos muy fcilmente.
La serie trboelctrlca es un listado de materiales ordenados de
acuerdo con su tendencia a dar electrones. Los materiales que se en-
o
cuentran al comienzo de la tabla ceden electrones con facilidad, ad-
quiriendo carga positiva. En cambio, los que estn al final de la ta-
bla absorben fcilmente electrones y adquieren carga negativa. Lue-
go, cuando dos materiales estn en contacto, los electrones sern
transferidos de los materiales que se encuentran en la parte ms al-
ta de la tabla a los materiales que se encuentran ms abajo.
2 3 L O S M A T E R IA L E S Y L A C O N D U C C i N D E L A E lE C T R IC ID A D
Los distintos materiales que constituyen los cuerpos difieren en su
capacidad para conducir las cargas elctricas. Desde los que no per-
miten su ~ovimiento hasta los que no ofrecen ninguna resistencia
a que dichas cargas se muevan, se pueden observar diversas situa-
ciones intermedias:
a) En ciertos materiales, tales como el plstico, el vidrio, la loza, la
porcelana, el caucho, la madera seca, la goma, la lana, la mica, el
amianto, el cuarzo, etctera, la electricidad se manifiestaslo en
los puntos frotados, porque los electrones no pueden desplazarse
a travs de ellos. Estos materiales que no permiten el paso de la
electricidad reciben la denominacin de
aisladores,
aislantes o
dielctricos.
b) En cambio, otros materiales, como los metales (cobre, hierro, oro,
aluminio, estao, plomo), el agua salada, el aire hmedo, el grafi-
to, las soluciones de cidos y bases, los seres vivos, la madera h-
meda, etctera, permiten que los electrones se muevan con faci-
lidad a travs de ellos, casi sin encontrar resistencia, distribuyn-
dose en forma uniforme por todo el cuerpo. A estos materiales
que permiten la circulacin de la electricidad se los denomina
conductores.
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La diferencia de comportamiento de las sustancias con respecto al
desplazamiento de las cargas en su interior depende de su estructu-
ra atmica. Los metales son buenos conductores porque sus to-
mos poseen electrones externos dbilmente ligados al ncleo, en un
estado de semilibertad, que hacen posible su desplazamiento con
relativa facilidad. En cambio, los ncleos atmicos de las sustancias
aisladoras retienen con fuerza todos sus electrones, lo cual hace que
su movilidad sea escasa.
Cuando se frota una barra metlica, las cargas elctricas producidas
se distribuyen en toda la superficie de la barra y pasan a travs de la
mano a nuestro cuerpo, siguiendo hacia la tierra si el calzado que te-
nemos no es aislante. Esto no sucede si el metal se asla con un man-
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go, como ocurre en los destornilladores utilizados por los electricistas,
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Tabla triboelctrica
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1.
Lmina de amianto.
2. Vidrio.
3. Mica .
4. Lana.
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5. Cuarzo.
6. Seda.
_~apel de fi~ __
8. Algodn.
9.
Parafina.
10. Resina.
11. Azufre.
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12. Celuloide.
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