Electrostática: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

Electrostática

La electrostática es la rama de la física que estudia las cargas eléctricas en equilibrio o en reposo. La electricidad, por otro lado, se refiere al movimiento de electrones, considerados portadores de carga con una magnitud de 1.6x10^-19 coulomb.

Los inicios de la electrostática sentaron las bases para descubrimientos y leyes que luego se aplicarían en el estudio de la electricidad. Los primeros instrumentos utilizados fueron el péndulo eléctrico y el electroscopio, y las cargas se generaban mediante calor o fricción de materiales. El péndulo eléctrico fue clave para comprender el concepto de polaridad.

Polaridad

La polaridad se refiere a la propiedad de las cargas eléctricas de atraerse o repelerse entre sí:

• Las cargas del mismo signo se repelen.
• Las cargas de signo opuesto se atraen.

Posteriormente, se descubrieron los capacitores, dispositivos capaces de almacenar energía eléctrica.

Materiales Conductores y No Conductores

Los materiales se clasifican en conductores o no conductores (aislantes) según su capacidad para conducir la electricidad:

• Conductores: Metales (plata, cobre, oro, aluminio, platino, hierro, acero, estaño, plomo), agua, cuerpo humano, etc.
• No conductores: Goma, madera, vidrio, etc.

Ley de Coulomb

Un electrón posee una carga de 1.6x10^-19 coulomb. Un coulomb se define como la carga de aproximadamente 6x10¹⁸ electrones. A partir de la carga, se define la intensidad de corriente eléctrica (I) como la cantidad de carga (q) que fluye por un punto en un tiempo determinado (t):

I = q/t

Donde:

• I: Intensidad de corriente (amperios, A)
• q: Carga eléctrica (coulombs, C)
• t: Tiempo (segundos, s)

Por lo tanto, 1 amperio (A) equivale a 1 coulomb por segundo (C/s).

La Ley de Coulomb establece que:

Matemáticamente:

F = k_e * (q₁ * q₂) / d²

Donde:

• F: Fuerza de atracción o repulsión (newtons, N)
• k_e: Constante de Coulomb (8.98755 × 10⁹ N⋅m²/C²)
• q₁, q₂: Cargas eléctricas (coulombs, C)
• d: Distancia entre las cargas (metros, m)

Campo Eléctrico

El campo eléctrico es la región del espacio alrededor de una carga eléctrica donde se experimentan fuerzas de atracción o repulsión. Se trata de una magnitud vectorial, con dirección, módulo y sentido. La dirección del campo eléctrico es perpendicular a la superficie del cuerpo cargado, y su sentido es hacia afuera si la carga es positiva o hacia adentro si la carga es negativa.

Diferencia de Potencial

al trabajo que debe realizarse entre dos conductores o dos puntos de un mismo conductor siendo el cosciente entre el trabjo realizado para realizar la carga y la carga propiamente dicha.   Capacidad electrica: Se llama capacidad electrica de un conductor al cosciente entre la carga y su potencial electrico.   Capacitor: Los capacitores tienen por objeto almacenar cargas electricas en otras palabras acumulan energia que luego se livera segun la nececidad, por ejemplo el flash de una camara donde el cpacitor se carga y libera gran energia en corto tiempo todos los aparatos electronicos hacen uso del capacitor.