La Electricidad
Las leyes de la electricidad y el magnetismo desempeñan un papel importante en la operación de muchas máquinas y aparatos como radios, televisores, motores eléctricos y computadores, entre otras. La historia registra al filósofo Tales de Mileto como el primero en estudiar la electricidad, hace unos 2700 años. Antes de él ya se había observado que al frotar el ámbar (la resina) sobre una superficie de paño, adquiría la propiedad de atraer trocitos de papel y otros cuerpos livianos. Tales de Mileto solo se preocupó por explicar el hecho como consecuencia de una fuerza de atracción que se debía a un “espíritu” que vivía dentro del ámbar (resina, fósil, dura, amarilla) cuyo nombre en griego es elektron, de ahí el termino electricidad. Cuando un cuerpo presenta un comportamiento eléctrico decimos que posee carga eléctrica o que esta electrizado. Electrización de un Cuerpo La materia en el universo está formado por átomos eléctricamente neutros, es decir, con un numero de protones (cargas positivas)igual al número de electrones(cargas negativas).
Aunque los cuerpos en reposo son eléctricamente neutros, presenta la propiedad de electrizarse por diversos mecanismos como el frotamiento y contacto, que provocan un desequilibrio de su estado neutro debido al flujo de electrones. Algunos materiales tienen más facilidad que otros para conducir electrones. El estudio de las cargas eléctricas, sus propiedades y fenómenos en la materia en estado de reposo, recibe el nombre de electrostática.
Una vez se frota el peine contra el cabello, ocurre un movimiento de electrones que desequilibra el estado neutro de dos cuerpos. Al acercar un cuerpo electrizado (peine electrizado) a un cuerpo neutro (esfera de papel) este se polariza, es decir, las cargas positivas y negativas sufren una reorganización que provoca la formación de dos polos: uno positivo y otro negativo. De acuerdo con la carga eléctrica del peine y el polo de la esfera al cual se acerque, se producirá una atracción o una repulsión entre los dos cuerpos. Si el peine electrizado y el polo de la esfera tienen la misma carga, los cuerpos se repelen. Si son de carga contraria, se atraen. Esta observación nos conduce al siguiente enunciado:
La electrización de la esfera se hizo en este caso por contacto. Además del frotamiento y contacto, un cuerpo puede electrizarse por: Efecto termoiónico: ocurre al calentar la materia a elevadas temperaturas; produces la liberación de electrones y deja el cuerpo cargado o ionizado. Efecto fotoeléctrico (foto = luz) o ionización producida por la luz al excitar el desprendimiento de electrones. Algunos materiales tienen más facilidad que otros para liberar sus electrones y por esta razón se clasifican en aislantes y conductores eléctricos. Cada cuerpo o materia se compone de átomos dispuestos de una manera específica. Algunos materiales tiene un flujo de electrones relativamente pequeño, lo cual los hace malos conductores de la electricidad, y por eso se llaman materiales aislantes. Pueden citarse como ejemplos: la madera, el vidrio, la porcelana, el caucho, el plástico, la mica, la bakelita, el aire seco. Por esta razón los interruptores, las manijas de los aparatos eléctricos y muchos utensilios se hacen en materiales aislantes. Otros materiales permitan la circulación de electrones en su interior, con relativa facilidad, como es el caso de los metales cuyos electrones escapan fácilmente a la acción del núcleo. Por esta razón se llaman materiales conductores. Un semiconductor es un material intermedio en su capacidad para llevar o transportar carga.
La ley de Coulomb explica la fuerza eléctrica que ocurre entre objetos cargados. El nombre de esta ley exalta al ingeniero militar Charles Coulomb, nacido en Angulema (1736-1806) quien utilizo la balanza de torsión para demostrar en forma cuantitativa la ley que lleva su nombre: Conclusiones 1. Las fuerzas eléctricas dependen de los valores de las cargas. A mayor carga, mayor fuerza de atracción o de repulsión. 2. La menor cantidad de carga que podemos dar o quitar a un cuerpo es la carga de un electro, e_ = 1.6 x 10 -19 C. El electrón es la unidad natural eléctrica de carga.
3. Las fuerzas eléctricas son inversamente proporcionales al cuadrado de las distancias entre las cargas, cuanto mayor sea la distancia entre las cargas eléctricas, menor es la fuerza de atracción. 4. Las fuerzas eléctricas dependen del medio en el cual se encuentran las cargas: la atracción es diferente en el aire, en el vacío, en los líquidos (según su naturaleza). El Campo Eléctrico
La luz crea un campo lumínico, que modifica el espacio; una hoguera crea un campo calórico y lumínico; una carga eléctrica crea un campo eléctrico. Luego el campo en general es una zona del espacio modificada por un agente físico. El campo eléctrico es una región del espacio en la que ocurre una fuerza eléctrica que atrae o repele a otros cuerpos. Los campos eléctricos se detectan mediante cuerpos cargados eléctricamente, llamados cargas de prueba positiva (q+). Los cuerpos dentro el campo eléctrico tiene dirección y sentido determinados, que dependen de que su cuerpo este cargado positiva (q+) o negativamente (q-), si la carga q que genera el campo es de carácter negativo, la acción el campo sobre la carga de prueba será de atracción, pero si es positiva, la carga de prueba provocara una repulsión.
El número de líneas que entran o salen de la carga es proporcional a la carga eléctrica. Aplicaciones del Campo Eléctrico Los principales electrostáticos se han utilizado en diversas aplicaciones. Ejemplos: el electroscopio ( par a determinar la carga de un cuerpo), el precipitado electrostático( para reducir el nivel de contaminación atmosférica al quemas carbón en las plantas de potencia) y el microscopio electrónico (que se utiliza para obtener imágenes mediante haces de electrones sobre superficies metalizas). Los pararrayos, son varillas de hierro situadas en las parte altas de los edificios y conectadas a tierra por una placa metálica. Esto hace que la varilla tenga carga positiva en su punta y que las moléculas de aire húmedo se polaricen con carga negativa generando un campo eléctrico que produce una descarga eléctrica, el rayo. Este se dirige hacia la punta del pararrayo y de ahí al suelo. La electrización del aire y las nubes durante las tormentas hacen peligroso guarecerse debajo de los árboles, permanecer en sitios elevados y correr durante las tempestades. La descarga eléctrica es la chispa que se produce entre el aire ionizado y un cuerpo electrizado. Este efecto se utiliza para encender el combustible de los motores de combustión interna, para llevar a tierra la carga eléctrica que adquieren los camiones en el roce con el aire; por tal razón, tienen cadenas que cuelgan para descargarse al hacer contacto con la tierra. Los aviones llevan puntas sobre las alas para eliminar las cargas que se producen por su rozamiento con el aire. También, la grabación y reproducción del sonido se realizan mediante la utilización de campos eléctricos.
Los condensadores o capacitores, los condensadores o capacitadores son estructuras que permiten el almacenamiento de energĂa elĂŠctrica potencial.