Electrización

La carga eléctrica de un cuerpo tiene su origen en la estructura atómica de la materia. La corteza del átomo está formada por electrones, partículas con carga negativa, mientras que el núcleo del átomo está formado por protones, partículas con carga positiva del mismo valor absoluto que la carga del electrón, y neutrones, sin carga eléctrica.

Electrización es el proceso por el que un cuerpo adquiere carga eléctrica. Cuando frotamos una varilla de vidrio con un pañuelo de seda, una pequeña fracción de electrones de vidrio pasa al pañuelo que queda con carga negativa y el vidrio se queda con carga positiva. Lo mismo pero al contrario pasa con una varilla de plástico y un paño de lana. Las varillas, en ambos casos son capaces de atraer pequeños trozos de papel.

Propiedades de la Carga Eléctrica

• En todo proceso la carga eléctrica total permanece constante. La carga eléctrica se conserva en todos los procesos físicos observados, incluídos aquellos que implican creación o desintegración de partículas.
• Cualquier carga eléctrica es un múltiplo de una unidad elemental de carga. Esta unidad elemental de carga es el electrón. Como la carga del electrón es muy pequeña, en el sistema internacional se utiliza como unidad el culombio (C) que se relaciona con la unidad elemental de carga de la siguiente manera: q_e = 1,6 * 10^-19 C (Culombio). También son útiles los submúltiplos 1µC= 1 micro culombio = 10^-6 C y el nC= 1 nano culombio= 10^-9 C.

Ley de Coulomb para Cargas Puntuales

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que les separa.

Términos que Expresa:

• F_1-2: fuerza ejercida por Q₁ sobre Q₂
• F_2-1: fuerza ejercida por Q₂ sobre Q₁
• r: distancia entre las cargas.
• u₁: vector unitario en la dirección de la recta de unión de las cargas y sentido de Q₁ a Q₂.
• u₂: vector unitario en la dirección de la recta de unión de las cargas y sentido de Q₂ a Q₁.
• K: constante de proporcionalidad cuyo valor depende del medio. En el vacío y en el aire tiene el valor 9 * 10⁹ N * m²/C²

Campo Eléctrico

Una carga eléctrica, simplemente con su presencia, perturba el espacio que lo rodea creando a su alrededor un campo de fuerzas que recibe el nombre de campo eléctrico. Llamamos campo eléctrico a la perturbación que un cuerpo produce en el espacio que le rodea por el hecho de tener carga eléctrica. Cuando una carga eléctrica se sitúa en esta región del espacio, interacciona con el campo y experimenta una fuerza eléctrica.

Para describir un campo eléctrico asignamos a cada punto del espacio un vector que denominamos intensidad de campo eléctrico. Intensidad de campo eléctrico (E) en un punto del espacio a la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga positiva situada en ese punto. La unidad en el SI es el newton por culombio (N/C).

La definición anterior nos permite calcular el campo eléctrico creado por una carga puntual Q positiva o negativa. Para ello colocamos una carga de prueba q en un punto P del espacio situado a una distancia r de la carga Q. El campo eléctrico en ese punto será la fuerza por unidad de carga.

Términos que Expresan:

• u: es un vector unitario en la dirección de la recta de unión de la carga Q con el punto P y con sentido de la carga Q al punto P.
• Q: carga que crea el campo
• q: carga de prueba
• r: distancia entre ambas cargas
• k: constante dieléctrica de valor 9 ∙ 10⁹ N m²/C²

Principio de Superposición

El principio de superposición también se cumple para la intensidad del campo eléctrico. El campo eléctrico creado por una distribución de tres o más cargas puntuales en un punto es la suma vectorial de los campos creados por cada una de las cargas en ese punto.

Líneas de Campo

Un campo eléctrico se puede representar esquemáticamente en una región del espacio mediante sus líneas de campo. Se trazan de modo que cumplan las siguientes condiciones:

• Que en cada punto del espacio el vector intensidad del campo eléctrico sea tangente a las líneas de campo y tenga el mismo sentido que éstas.
• Que la densidad de líneas de campo, o número de líneas que atraviesan la unidad de superficie colocada perpendicularmente a éstas, sea proporcional al módulo del campo eléctrico. Es decir, el campo eléctrico es más intenso en aquellas regiones en que las líneas de campo están más juntas.

Las líneas de campo siempre se originan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.