Electricidad 

 

Desde siempre la humanidad se ha maravillado con fenómenos que hoy sabemos que son explicados desde la electricidad y el magnetismo. A estos se han sumado muchos que vienen asociados al desarrollo tecnológico y a los avances en astronomía.

Electrostática

La electrostática estudia las cargas eléctricas en reposo y las fuerzas entre ellas. Entonces debemos partir por tener claro a qué nos referimos cuando hablamos de cargas eléctricas. 

El concepto de átomo ha evolucionado rápidamente desde hace un par de siglos con los aportes de distintos científicos que fueron descubriendo sus características. El modelo atómico de Bohr es bastante útil para comprender el concepto de carga eléctrica. Según este modelo, el átomo posee un núcleo alrededor del cual giran partículas llamadas electrones. El modelo explica que los electrones se mantienen girando en órbita alrededor del núcleo debido a una fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones. Dentro del núcleo están los protones y los neutrones. Los protones se ejercen mutuamente una fuerza de repulsión. Los neutrones no interactúan con fuerzas ni de repulsión ni de atracción con las otras partículas.

Llamamos carga eléctrica a la propiedad de los electrones y de los protones, que les permite experimentar las fuerzas de atracción y de repulsión.

Entonces existen dos tipos de cargas eléctricas. De forma arbitraria se le llamó carga negativa a la carga que poseen los electrones y carga positiva a la que poseen los protones. 

Por lo general los átomos están en estado neutro, es decir poseen tantos electrones orbitando como protones en su núcleo. Decimos que un átomo está cargado cuando la cantidad de electrones y de protones es distinta.

La carga eléctrica está cuantizada. Esto significa que existe un valor mínimo de carga eléctrica (e) y cualquier otro valor corresponde a un múltiplo entero de e. El valor e es la carga eléctrica del electrón o del protón. 

Existen tres métodos que nos permiten tener objetos cargados eléctricamente. En todos ellos se transfieren electrones de un cuerpo a otro. Descarga la presentación de estos contenidos aquí.

  Ley de Coulomb y campo electrico

Presentación de los contenidos

Potencial eléctrico y energía potencial eléctrica

Considera una carga Q negativa y el campo eléctrico que genera a su alrededor. Considera, además, la posibilidad de traer una carga q positiva, desde el infinito hasta las cercanías de Q. La ley de Coulomb predice que la carga q experimentará una fuerza eléctrica cada vez más intensa,  a medida que se acerca a Q. El campo eléctrico que genera Q está realizando un trabajo (W) sobre q, es decir, el campo eléctrico le está entregando energía a q. Esta energía se llama energía potencial electrica (U).

La cantidad de energía que adquiera la carga q cuando llegue a una cierta distancia de Q, depende del valor de Q y de la distancia R. Entonces ese punto al que llega q tiene cierto potencial (V)

  El potencial eléctrico es una propiedad de un punto dentro del campo eléctrico

Magnetismo

 

El trabajo es un proceso que se realiza sobre la carga q cuando se desplaza dentro de un campo eléctrico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El magnetismo es un fenómeno que ha sido observado desde tiempos inmemoriales. Se dice que fue también  Tales de Mileto quien registró las observaciones de ciertas piedras que se encontraban en la ciudad griega de Magnesia, que eran capaz de atraerse y de repelerse.

La capacidad de alinearse aproximadamente con los polos geográficos de la Tierra fue utilizada en el siglo XII por navegantes chinos que construyeron las primeras brújulas.

Cuando dos imanes se atraen o se repelen son sus campos magnéticos los que interactúan. Un campo magnético es la alteración del espacio que rodea a un imán y que puede ser percibido por otros imanes a través de fuerzas de atracción y de repulsión. Los polos de igual nombre se repelen y los polos de distinto nombre se atraen. Las líneas de campo magnético salen del polo norte y entran en el polo sur de un imán.

En 1820, el físico danes Hans Christian Oersted descubrió que alrededor de un cable que transporta corriente eléctrica, se genera un campo magnético. Este fenómeno se conoce como efecto Oersted. El valor del campo magnético que se obtiene se determina a través de

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Del experimento de Oersted se pudo concluir que toda carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético a su alrededor. Ese campo puede interactuar con otro que exista en alguna zona. La interacción se expresa a través de una fuerza magnética sobre la carga eléctrica.

 

 

 

 

De esta relación se puede observar que si la carga eléctrica está en reposo, no hay fuerza magnética, debido a que sólo se asocia un campo magnético a una carga eléctrica en movimiento.

De la relación anterior se desprende que cuando las cargas se desplazan dentro de un cable conductor, la fuerza magnética actúa sobre ese cable. En este caso la fuerza magnética se determina a través de:

FUERZAS MAGNÉTICAS

La energía potencial eléctrica  es una propiedad de la carga q cuando está en un lugar del campo eléctrco

Graciela Lobos González

Profesora de Física

Talcahuano, Chile