Electrostática: Conceptos Básicos y Ley de Coulomb

Electrostática: Conceptos Básicos y Ley de Coulomb

Introducción a la Electrostática

La electrostática es la rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de las cargas eléctricas en reposo.

La electricidad es un fenómeno que se origina en las cargas eléctricas. Su energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. En términos simples, es el flujo de electrones.

Componentes Fundamentales de la Materia

• Electrones: Partículas con carga eléctrica negativa y la menor masa dentro del átomo. Todos los electrones son idénticos entre sí, independientemente del átomo al que pertenezcan.
• Protones: Partículas con carga positiva de igual magnitud a la del electrón, pero con una masa significativamente mayor.
• Neutrones: Ubicados en el núcleo del átomo, poseen la misma cantidad de carga positiva y negativa, por lo que son eléctricamente neutros.

Conductores y Aisladores

• Conductores: Materiales que permiten el movimiento de cargas con facilidad. Sus átomos tienen muchos electrones libres y pueden cederlos o aceptarlos fácilmente, por lo que conducen la electricidad.
• Aisladores: Materiales que dificultan el paso de la electricidad y el movimiento de cargas. Tienen mayor dificultad para ceder o aceptar electrones.

Métodos de Electrización

• Carga por contacto: Un cuerpo se puede cargar al tocarlo con otro previamente cargado. Ambos cuerpos quedan con el mismo tipo de carga. Por ejemplo, si un cuerpo neutro toca a otro con carga positiva, el primero también adquiere carga positiva.
• Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
• Por inducción: Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro que esté neutro. Al acercar un cuerpo electrizado a uno neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.

Ley de Coulomb

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.

Interacciones Eléctricas

• Dos cuerpos con carga del mismo signo se repelen (+ <— —> +).
• Dos cuerpos con carga de signos contrarios se atraen (+ —> <— -).

F = Fuerza (Newtons) / q = Carga (Coulombs) / r = Distancia (metros)

Unidades de Carga

• 1 milicoulomb = x10^-3 C —> mC
• 1 microculomb = x10^-6 C —> μC
• 1 nanocoulomb = x10^-9 C —> nC
• 1 picocoulomb = x10^-12 C —> pC

Carga y Masa de Partículas Subatómicas