Electrostática

Electricidad. Aislantes y conductores. Inducción eléctrica. Generador de Van De Graaff. Cargas en un conductor. Viento eléctrico. Tormentas, rayos

  • Enviado por: Pamela
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
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RESUMEN DE FÍSICA:

ELECTROSTÁTICA

Electricidad por frotamiento:

Al frotar dos cuerpos se produce la transferencia de algunos electrones de un material a otro, provocando un desequilibrio de cargas eléctricas. El cuerpo que gana electrones adquiere carga negativa y el que pierde electrones con carga positiva.

Aisladores y conductores:

En el plástico, vidrio, loza, madera seca etc. la electricidad se manifiesta solo en los puntos frotados, porque los electrones no pueden deslizarse a través de esos materiales. Estos cuerpos se llaman aisladores.

En cambio los metales, el cuerpo humano, el aire húmedo etc. permiten que los electrones circulen libremente casi sin encontrar resistencia por todo el cuerpo y por eso se los llama conductores.

El electroscopio:

Es un aparato que se usa para verificar si un cuerpo tiene electricidad y en caso afirmativo de que clase.

Cuando se toca una esfera en que termina la varilla con un tubo de ensayo, las hojuelas no se mueven. En cambio si se frota con un paño, y luego se realiza la acción anterior, las hojuelas se separan.

Esto indica que las cargas positivas del vidrio pasan a través de la varilla hasta las hojuelas, las que se rechazan mutuamente por que poseen cargas de igual signo.

Si después de toca la esfera con la mano, las hojuelas se acercan ya que se realiza la descarga a tierra a través de ella.

En conclusión, el electroscopio permite establecer si un objeto esta electrizado o no.

Inducción electrostática:

Cuando una lapicera cargada eléctricamente (-), se acerca a la esfera de un electroscopio neutro sin tocarla, los electrones de esta esfera son rechazados, acumulándose en el extremo opuesto, en las hojuelas, que adquieren electricidad negativa y se separan entre sí. La esfera prox. a la lapicera queda con deficiencia de electrones y adquiere carga +.

Al alejar la lapicera cesa efecto por lo cual el electroscopio retorna a su estado neutro, cerrándose las hojuelas.

En resumen: es un fenómeno por el cual en un cuerpo conductor aislado se separan cargas eléctricas negativas de las positivas al acercarse un cuerpo electrizado.

Electricidad por contacto:

Cuando se electriza un cuerpo por contacto adquiere cargas del mismo signo que las del cuerpo que se las proporciona.

Al tocar la esfera del electroscopio con un cuerpo con electricidad negativa los electrones pasan a la esfera neutralizando las cargas positivas formadas previamente por INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA. Entonces el electroscopio queda con un exceso de negativas, lo cual se evidencia con la separación de las hojuelas.

Generador de Van De Graaff

Por un sistema de rozamiento ubicado en la parte superior de la maquina, se producen cargas eléctricas de un determinado signo, las que son llevadas a la esfera en donde se acumulan.

Este proceso se repite de un modo continuo: la correa recoge las cargas en la base de la maquina y luego las almacena en la parte superior. De esta forma en la esfera se acumulan enormes cantidades de electricidad del signo que desea.

Distribución de las cargas en un conductor:

En los cuerpos conductores las cargas eléctricas se pueden mover con libertad, casi sin resistencia.

En forma experimental se ha descubierto que en los conductores huecos, las cargas no se encuentran en su interior sino en la superficie.

A medida que un cuerpo aislado es más puntiagudo, las cargas se acumulan en mayor proporción en su punta y cuando esta afilada la elevada concentración de las cargas hace que se rechacen entre sí con tan fuerza que pasen al aire. En consecuencia, las moléculas gaseosas próximas se ionizan y son repelidas por la punta cargada con electricidad del mismo signo, originando el llamado VIENTO ELECTRICO (poder de las puntas).

El pararrayos:

Es una aplicación del poder de las puntas y de los fenómenos de inducción. Su inventor fue Benjamin Franklin. Mucha gente había ya imaginado que el rayo podría ser una chispa eléctrica, del mismo tipo que se producían en el laboratorio, pero de un poder tremendo. Para confirmar esta teoría hizo una serie de experimentos con un cometa que remontaba los días de tormenta; los resultados confirmaron la teoría: las nubes tormentosas llevaban grandes cantidades de electricidad. Entonces Franklin instaló en su casa una barra metálica muy alta que estaba unida con un alambre a un juego de campanas; cuando las nubes estaban suficientemente cargadas, atraían las cargas contrarias de la superficie terrestre que se concentraban en el asta, el alambre y las campanas, sobre todo en el asta y finalmente escapaban por la punta. Las campanas sonaban con gran estrépito.

El 6 de agosto de 1753 un físico llamado Richmann, murió a consecuencia de una poderosa descarga eléctrica, en un día de tormenta mientras experimentaba con un pararrayos.

Actualmente todos los edificios importantes poseen pararrayos en su parte superior. El asta metálica, terminada en varias puntas, debe estar muy bien conectada a tierra, para que las cargas pasen sin dañar. Además el pararrayos se complementa con un enrejado metálico que constituye una jaula de Faraday que protege el interior del edificio de las perturbaciones eléctricas provocadas por las descargas.

En los últimos años los físicos han estudiado sistemáticamente los rayos y así han llegado a comprobar que hay dos clases de rayos: uno caliente y otro frío. El rayo caliente es una descarga de larga duración (unos 0,25 segundos) de modo que pueda causar incendios y fundir los metales. El rayo frío, en cambio, dura solamente unos pocos microsegundos y es acompañado generalmente de un retumbante trueno.

Uno de los resultados más interesantes de las investigaciones modernas fue comprobar que el 95% de los rayos son descargas eléctricas que parten de la tierra hacia la nube y sólo el 5% son descargas de la nube hacia la tierra.

Tormentas eléctricas:

Durante una tormenta, por un fenómeno llamado separación de cargas, se produce una concentración llamada de cargas negativas en las bases de las nubes. Al mismo, tiempo el suelo bajo las nubes adquiere carga positiva.

Si la cantidad de carga eléctrica llega a ser muy grande, puede conducirse una descarga por medio de un rayo.

Ciertos estudios han demostrado que la descarga se produce en etapas.

  • El primer paso consiste en la formación de un camino de cargas negativas en zigzag que va, a través del aire, desde las nubes hacia el suelo, con poca luminosidad.

  • Cuando llega cerca del suelo, este camino comunica a la nube cargada eléctricamente con la tierra, preferentemente a través de la punta de los arboles o edificios.

  • Se produce entonces un pasaje de cargas tan intenso que es acompañado de una gran luminosidad que se propaga desde el cielo hasta la nube

  • El movimiento de cargas es tan rápido que no puede verse a simple vista. Unicamente vemos todo el camino que han seguido las cargas, totalmente iluminado.

  • Se produce además una gran cantidad de calor, que hace que el aire circundante se expanda violentamente generando el fortísimo ruido característico del trueno.

    La expresión cotidiana “CAYO UN RAYO”, no describe la totalidad del fenómeno de descarga que se produce en dos etapas: De la nube hacia el suelo, y del suelo hacia la nube.

    Las fuerzas eléctricas:

    La carga eléctrica o cantidad de electricidad, es una magnitud, la más pequeña es la que transporta un electrón. Se define como unidad de carga eléctrica a la que transportan 6,24 x 1018 e-. Y se llama Coulomb.

    Carga de un electrón:

    1e- = 1,6 x 10 -19 C

    1C =6,24 x 10 18 e-

    Las fuerzas eléctricas entre dos cargas fue analizada por el científico COULOMB. Este descubrió que entre dos cuerpos cargados con = cantidad de electricidad del mismo signo y separados por una distancia “d”, existía una fuerza (en este caso de repulsión). Descubrió que la fuerza de atracción y repulsión es directamente proporcional a producto de las cargas electricas en inversamente al cuadrado de la distancia que los separa.

    Determino una constante K llamada constante de proporcionalidad cuyo valor es:

    Milicoulomb= 10 -3 C

    Microcoulomb= 10 -6 C

    Campo eléctrico:

    El campo eléctrico de un cuerpo es la región del espacio que lo rodea en que se manifiestan fuerzas eléctricas.

    Intensidad de un campo eléctrico:

    En el punto A hay una esfera con carga positiva colocada cerca de ella una carga positiva llamada EXPLORADORA. En el punto B aparece una fuerza de repulsión.

    En este caso en el punto A se encuentra una esfera con carga negativa, al hacercarse la carga exploradora se produce una fuerza de atracción.

    CARGAS DE IGUAL SIGNO:

    CARGAS DE DISTINTO SIGNO:

    La intensidad de un campo eléctrico es una magnitud vectorial. Son prop.

    En le gráfico uno al colocar una carga- cerca del campo Q+ en el punto A se forma una fuerza de atracción si se quiere llevar a la carga- hasta en punto B, habrá que vencer la fuerza realizando un cierto trabajo. Ese L se transforma en Epe.

    Al dejarla en B, la carga vuelve al punto A. en ese trayecto pierde la energía que se le había suministrado por lo tanto entre A y B la carga posee diferencia de potencial (V)

    V = L

    q+

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