LA ELECTROSTÁTICA

1) Qué es la electrostática?

La electrostática es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb  fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX  las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos  pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

2) Cómo se pueden electrizar los cuerpos?

Los cuerpos se pueden electrizar por:

-Por contacto.- al poner en contacto a dos conductores, los electrones libres se reparten entre ellos.

-Por inducción.- cuando un cuerpo cargado se aproxima a un conductor, con su sola presencia los elctrones libres del conductor se desplazan, originando excesos de carga en los extremos del conductor.

-Por frotamiento.- es la ionización producida por los choques de los átomos de un cuerpo, sobre los átomos del otro cuerpo.

-Por efecto termoiónico.- es la ionización producida por el calor. A altas temperaturas, los electrones vibran cada vez más intensamente y pueden escapar del material, quedando éste carga do positivamente.
-Por efecto fotoeléctrico.- es la ionización producida por la luz. Una luz intensa al golpear la superficie de un material puede hacer que escapen electrones del material, quedando éste cargado positivamente.
-Por efecto piezoeléctrico.- si se comprimen ciertos cristales (cuarzo) aparecen, debido a su estructra cristalina, excesos de cargas positivas en una de sus caras y negativas en la otra y si se dilata se invierte la disposición de las cargas.

3)En qué consiste la ley de coulomb?

La ley de Coulomb

La ecuación fundamental de la electrostática es la ley de Coulomb, que describe la fuerza entre dos cargas puntuales Q1 y Q2  y . Dentro de un medio homogéneo como es el aire, la relación se expresa como:

Donde F es la fuerza,  es una constante característica del medio, llamada la  permitividad. En el caso del vacío, se denota como ₀. La permitividad del aire es solo un 0,5‰ superior a la del vacío, por lo que a menudo se usan indistintamente.

Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las cargas de signo opuesto se atraen entre sí. La fuerza es proporcional al producto de la carga eléctrica e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas.

La acción a distancia se efectúa por medio del campo eléctrico.

4)Qué es un campo eléctrico?

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Se describe como un campo vectorial  en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F  dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético F^μν.

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.

La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s⁻³·A⁻¹ y la ecuación dimensional es MLT^-3I^-1.

5) En qué consiste la diferencia de potencial?

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de  la  propia  fuente<de fuerza electromotriz.

La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de<cargas eléctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo (–)<y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones<en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM. En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente.