1.- Breve reseña histórica de la Electroestática

Alrededor del siglo 600 a. C. el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que si frotaba un trozo de la resina vegetal fósil llamada ámbar, en griego élektron, este cuerpo adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos. Algo más tarde, otro griego, Teofrasto (310 a. C.), realizó un estudio de los diferentes materiales que eran capaces de producir fenómenos eléctricos y escribió el primer tratado sobre la electricidad.A principios del siglo XVII comienzan los primeros estudios sobre la electricidad y el magnetismo orientados a mejorar la precisión de la navegación con brújulas magnéticas. El físico real británico William Gilbert utiliza por primera vez la palabra electricidad, creada a partir del término griego elektron (ámbar). El jesuita italiano Niccolo Cabeo analizó sus experimentos y fue el primero en comentar que había fuerzas de atracción entre ciertos cuerpos y de repulsión entre otros. Alrededor de 1672 el físico alemán Otto von Guericke construye la primera máquina electrostática capaz de producir y almacenar energía eléctrica estática por rozamiento. Esta máquina consistía en una bola de azufre atravesada por una varilla que servía para hacer girar la bola. Las manos aplicadas sobre la bola producían una carga mayor que la conseguida hasta entonces. Francis Hawksbee perfeccionó hacia 1707 la máquina de fricción usando una esfera de vidrio. En 1733 el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia de dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa, constatando que: 

Los objetos frotados contra el ámbar se repelen. También se repelen los objetos frotados contra

una barra de vidrio. Sin embargo, los objetos frotados con el ámbar

atraen los objetos frotados con el vidrio.

En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones. En su honor, el conjunto de estas leyes se conoce con el nombre de ley de Coulomb. Esta ley, junto con una elaboración matemática más profunda a través del teorema de Gauss y la derivación de los conceptos de campo eléctrico y potencial eléctrico, describe la casi totalidad de los fenómenos electrostáticos. Durante todo el siglo posterior se sucedieron avances significativos en el estudio de la electricidad, como los fenómenos eléctricos dinámicos producidos por cargas en movimiento en el interior de un material conductor. Finalmente, en 1864 el físico escocés James Clerk Maxwell unificó las leyes de la electricidad y el magnetismo en un conjunto reducido de leyes matemáticas.

2. ¿Qué es la electroestática?

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.

Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló

3.- ¿Qué es la materia?

La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

La materia se puede encontrar en diferentes estados que son: sólido, líquido y gaseoso.

Si observamos el medio que nos rodea, podemos determinar que en este, se encuentran edificios, aire, nubes, etcétera. Todo es materia.

4.- ¿Qué es el átomo?

Es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual número que los protones.

5.- ¿Qué son los electrones?

Un electrón es una partícula subatómica de carga negativa. Puede ser libre (no conectado a un átomo, o conexionado al núcleo de un átomo. Los electrones en los átomos existen en corazas esféricas de varios radii, representando los niveles de energía. Cuanto más grandes sean estas corazas esféricas, mayor será la energía que contiene el electrón.

Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga eléctrica de igual magnitud, pero de polaridad contraria a la del protón.

6.- ¿Qué son los protones?

Descubierto por Ernest Rutherford a principios del siglo XX, el protón es una partícula elemental que constituye parte del núcleo de cualquier átomo. El número de protones en el núcleo atómico, denominado número atómico, es el que determina las propiedades químicas del átomo en cuestión. Los protones poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los electrones.

7.- ¿Qué son los neutrones?

Partícula elemental que constituye parte del núcleo de los átomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes,Walter Bothe y Herbert Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del protón, pero el número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades químicas del átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisión, fusión o emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de carga eléctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo, desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino.

8.- Describe a un átomo eléctricamente neutro

Los átomos son eléctricamente neutros porque mantienen el mismo número de protones que de electrones, cuando se rompe este equilibrio el átomo se convierte en un Ion que puede ser positivo o negativo.

9.- ¿Qué pasa cuando un átomo ha ganado un electrón?

Si un átomo gana electrones pasa a ser llamado anión, debido a que recibe un electrón, que tiene carga negativa, y lo desbalancea dejándolo en carga negativa

10.- ¿Qué pasa cuando un átomo ha perdido un electrón?

Si un átomo pierde electrones, se lo llama protón, debido a que pierde un electrón, y sus cargas positivas quedan mayores a sus negativas.

11.- ¿Qué es un péndulo eléctrico?

El péndulo eléctrico es un instrumento utilizado en los experimentos acerca de la existencia de cargas eléctricas del cual se suspende una barra de algún material

electrificado, el cual puede ser una barra de caucho cargada negativamente y a esta se la acerca una barra de vidrio con carga positiva y se podrá observar que se atraen entre si. Sin embargo si a la barra de caucho que está suspendida se le acerca una barra del mismo material, caucho, cargada negativamente se podrá observar que las dos barras se repelen. Este instrumento nos sirve para comprobar las diferentes polarizaciones de los materiales.

12.- ¿Qué es un electroscopio?

El electroscopio es un instrumento que nos puede indicar no solo si un cuerpo está o no cargado eléctricamente, sino que además podremos deducir el tipo de carga que contiene.

13.- ¿Qué es electrización?

Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.

1. Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva.

2. Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

14.- ¿Cuáles son las formas de electrización de un cuerpo? Explica cada una.

Electrización por Contacto: Se puede cargar un cuerpo con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga +.

Electrización por Frotamiento: Al Frotar 2 cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

Electrización Por Inducción: Un cuerpo cargado eléctricamente, puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro. Como resultado de está relación, la redistribución de cargas se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a este. en este Proceso de Redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otros negativamente.

Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas, entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

15.- ¿Qué es carga eléctrica?

Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada.

16.- ¿Cuáles son los tipos de cargas eléctricas?

Los tipos de cargas que existen son positivas, neutras y negativas. Si dos cargas son del mismo signo experimentan un fuerza de repulsión entre ellas. Por otro lado, si son del mismo signo, se atraerán.

Una positiva y una negativa se atraen entre sí. Si se atraen, deben ser de distinta carga.

Las cargas negativas repelen a las cargas negativas. Las cargas positivas también se repelen entre sí.

Si encontramos una carga desconocida, para preguntarle su tipo de carga le acercamos una carga positiva. Si se aleja la carga desconocida de la carga positiva es porque se trata de una carga positiva; si la carga —antes desconocida— es atraída por la carga positiva sabremos en ese momento que es negativa.

Si una partícula no se aleja ni se acerca de una carga positiva, entonces no es una carga sino una partícula neutra.

17.- ¿Qué es conductor?

Es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga, debido a que presenta poca o posición al flujo de la corriente eléctrica.

Ejemplo: los metales (cobre, oro, plata, hierro, etc)

18.- ¿Qué es aislador?

Es un material que se resiste fuertemente al flujo de la carga eléctrica.

Ejemplo: plástico, papel, madera, mica, polietileno, etc.

19.- Pequeña biografía de CHARLES AGUSTIN COULOMB

(Angulema, Francia, 1736-París, 1806) Físico francés. Su delebridad se basa sobre todo en que enunció la ley física que lleva su nombre (ley de Coulomb), que establece que la fuerza existente entre dos cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Las fuerzas de Coulomb son unas de las más importantes que intervienen en las reacciones atómicas.

Después de pasar nueve años en las Indias Occidentales como ingeniero militar, regresó a Francia con la salud maltrecha. Tras el estallido de la Revolución Francesa, se retiró a su pequeña propiedad en la localidad de Blois, donde se consagró a la investigación científica. En 1802 fue nombrado inspector de la enseñanza pública.

Influido por los trabajos del inglés Joseph Priestley (ley de Priestley) sobre la repulsión entre cargas eléctricas del mismo signo, desarrolló un aparato de medición de las fuerzas eléctricas involucradas en la ley de Priestley, y publicó sus resultados entre 1785 y 1789. Estableció que las fuerzas generadas entre polos magnéticos iguales u opuestos son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ellos, lo cual sirvió de base para que, posteriormente, Simon-Denis Poisson elaborara la teoría matemática que explica las fuerzas de tipo magnético.

20.- Enuncia la “Ley de COULOMB”

La ley de Coulomb puede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.