Fundamentos de Electrización, Cargas Eléctricas y Ley de Coulomb

Electrización y Cargas Eléctricas

Conceptos Fundamentales de la Carga Eléctrica

Electrización de los Cuerpos

Un cuerpo está electrizado cuando es capaz de atraer pequeños objetos. Los cuerpos pueden electrizarse por dos mecanismos principales:

• Por frotamiento.
• Por contacto.

Clases de Carga Eléctrica

Existen dos tipos de cargas eléctricas:

1. Positivas.
2. Negativas.

Estas cargas ejercen fuerzas entre sí, siguiendo las siguientes reglas:

• Las cargas iguales se repelen.
• Las cargas de distinto tipo se atraen.

Principio de Conservación de la Carga Eléctrica

La carga eléctrica total de un sistema aislado permanece constante. Esto implica que la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía.

Unidad de Carga Eléctrica

Aunque la unidad natural de carga eléctrica es la carga del electrón, en el Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad utilizada es el culombio (C).

Detección y Medida de la Carga Eléctrica

• El electroscopio es un instrumento que detecta la presencia de cargas eléctricas.
• El electrómetro es un electroscopio que lleva incorporada una escala graduada que permite medir el valor de la carga eléctrica.

Fuerzas Eléctricas y Campo Eléctrico

Ley de Coulomb

La fuerza entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:

$$F = K \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$$

La constante de proporcionalidad K depende del medio en el que se encuentren las cargas.

Campo Eléctrico

Es una región del espacio en la que toda carga eléctrica experimenta una fuerza. La intensidad del campo eléctrico ($\vec{E}$) en un punto se define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva situada en ese punto:

$$\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q_0}$$

La unidad de intensidad del campo eléctrico es el newton/culombio (N/C).

Conductores y Aislantes

Conductores

Son materiales que permiten el movimiento de cargas eléctricas a través de ellos. Los metales son considerados buenos conductores.

Distribución de Cargas en los Conductores

En un conductor en equilibrio eléctrico, se presentan las siguientes características:

• La carga eléctrica neta está distribuida por su superficie.
• La carga se acumula en las puntas y aristas.
• En el interior de un conductor no existen cargas eléctricas (fenómeno asociado a la jaula de Faraday).

Aislantes

Son materiales que no permiten el movimiento de cargas eléctricas a través de ellos.