Física/Electromagnetismo/Electricidad
La palabra electricidad podemos dejar patente que tiene su origen etimológico en el término griego elektron que puede traducirse como “ámbar”. Partiendo del mismo se establece que la persona que acuñó este término fue más concretamente el científico inglés William Gilbert quien en el siglo XVI habló de “eléctrico” para mencionar los fenómenos de cargas de atracción que descubrieron ya los griegos.
La electricidad ha existido siempre, es parte de nuestra naturaleza.
La electricidad natural se denomina electricidad estática, uno de los observadores de esto es el filósofo griego Tales de Mileto por su cronología.
Después el médico y físico inglés William Gilbert se percató que algunas sustancias se comportaban como el ámbar atrayendo sustancias, como el vidrio o el azufre y que otras, como el cobre o la plata no ejercían ninguna atracción.
Benjamín Franklin en el año 1747 propuso que no existían dos tipos de fluidos.
Más adelante como resultado a una descarga eléctrica en una nube,se observo que los relámpagos fueran fundamentales para desvelar los secretos de la carga eléctrica.
Thomas Alva Edison tiene mucho que ver en este tema por que de niño fue expulsado del colegio porque los profesores creían que era retrasado, en cambio el trabajó de telegrafista, mejoro el funcionamiento del sistema y empezó nuevos inventos,también invento la bombilla y por supuesto enchufes para ellas,consiguió el primer filamento que duraba incandescente 40 horas y con 10 voltios, pero las bombillas tenían que estar encendidas todo el día por que el quería cambiar al mundo.
Dio un gran paso para la humanidad la primera central eléctrica con generadores accionados por máquinas de vapor.
Electrostàtica
editarLa electrostática es la parte de la física que estudia las acciones producidas entre cargas eléctricas en reposo.
El científico inglés Robert Boyle designó que este fenómeno se llamaría electricidad, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló.
Después el ingeniero y físico francés Charles Augustin de Coulomb determinó la ley por la que se regían las manifestaciones eléctricas y estableció que en los cuerpos puntiformes electrizados había electrostática.
Carga eléctrica
editarLa carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta con atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas.
La materia cargada eléctricamente es dada por los campos electromagnéticos, siendo generadora de ellos.
Existen materiales aislantes, conductores y semiconductores con los que la carga eléctrica trabaja.
Formulas
editarSean las dos cargas puntuales q1 y q separadas una distancia r, que se encuentran en reposo con respecto al origen O del sistema de referencia inercial.
La fuerza que la carga q1 ejerce sobre q se denomina fuerza electrostática y viene dada por la ley de Coulomb:
Donde K es una constante denominada constante electrostática que depende del medio y ε0 es la permitividad eléctrica del vacío.
El vector ur es un vector unitario que va desde la carga q1 a la carga q de modo que cuando ambas cargas tienen distinto signo (figura (a)) la fuerza electrostática es de atracción, mientras que si tienen el mismo signo la fuerza electrostática es de repulsión (figura (b)).
Al estudiar problemas de cargas en electrostática, se denomina carga fuente a la carga que ejerce la fuerza (en este caso q1) y carga testigo o carga de prueba a la carga sobre la que se calcula la fuerza (q).
La fuerza electrostática cumple la tercera ley de Newton, por lo que la carga q1 experimentará una fuerza de igual módulo y sentido contrario que la que experimenta q.
Si la carga q1 se encontrase en presencia de N cargas puntuales, la fuerza total sobre ella sería la resultante de todas las fuerzas que ejercen sobre ella las N cargas.
Energía potencial electrostática
La ley de Coulomb es formalmente igual a la ley de Gravitación Universal de Newton, que permite calcular la fuerza de atracción entre dos masas. Al igual que esta última, la fuerza electrostática dada por la ley de Coulomb es una fuerza conservativa. Por tanto, el trabajo es independiente de la trayectoria y se puede calcular a partir de una función escalar denominada energía potencia electrostática U.
Supongamos que bajo la acción de la fuerza electrostática la carga de prueba q2 se desplaza desde un punto A a un punto B, entonces el trabajo W realizado por la fuerza es:
Cuando se encuentra bajo la única acción de la fuerza electrostática la carga de prueba se moverá siempre en el sentido en el que disminuye su energía potencial (UA > UB); de este modo el trabajo de la fuerza es positivo, es decir, corresponde a una fuerza que va en el mismo sentido del movimiento.
Por otra parte, si aplicamos la definición de trabajo a la fuerza electrostática expresando ésta a partir de la Ley de Coulomb, se obtiene:
Integrando:
lo que, comparando con la expresión inicial para el trabajo, nos permite identificar la variación de energía potencial.
De forma general se toma como origen para la energía potencial el infinito, de modo que cuando la distancia entre las dos cargas es infinita, la energía potencial entre ambas es nula. Por tanto, la energía potencial de un sistema de dos cargas puntuales q1 y q2 que están separadas una distancia r es:
Cuando una carga q se encuentra en presencia de N cargas puntuales, la energía potencial total se calcula a partir del sumatorio:
Conocida la expresión de la energía potencial se puede obtener la fuerza a partir del operador gradiente. Si lo aplicamos al caso de dos cargas:
que es la expresión de la fuerza dada por la Ley de Coulomb.
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- Fuentes
- ifallelsefailsplaydeadd.blogspot.mx
- www.asifunciona.com
- es.wikipedia.org
- www.profesorenlinea.com.mx
- definicion.de
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