Representaciones gráficas de las interacciones eléctricas

Este esta asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas, es región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos.En un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, de atracciones o de repulsiones sobre ella.

Ley de gravitación universal

La segunda contribución de Isaac Newton (1642-1727) a la física fue la formulación de la Ley de Gravitación Universal. Esta ley predice la interacción atractiva entre dos cuerpos, planetas o pequeñas partículas, la cual produce un movimiento que concuerda con la descripción dada por las leyes de Kepler. El descubrimiento realizado por Newton de la Ley de Gravitación Universal implica que todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El objetivo es entender que la gravedad es universal.

Interacciones gravitacionales

Cuando una cierta cantidad de materia ocupa una región del espacio-tiempo, ésta provoca que el espacio-tiempo se deforme. Visto así, la fuerza gravitatoria no es ya una misteriosa "fuerza que atrae" sino el efecto que produce la deformación del espacio-tiempo, de geometría no euclídea, sobre el movimiento de los cuerpos. Dado que todos los objetos (según esta teoría) se mueven en el espacio-tiempo, al deformarse este espacio, parte de esa velocidad será desviada produciéndose aceleración en una dirección, que es la denominada fuerza de gravedad.”

Formas de cargar un cuerpo

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado. La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática. PARA explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número des cargas positivas y negativas. 

Formas de cargar un cuerpo

Frotamiento : Al frotar dos cuerpos uno con el otro, ambos se electrizan uno positiva y el otro negativamente, las cargas no se crean ni se destruyen, sino que solamente se trasladan de un cuerpo a otro o de un lugar a otro en el interior de un cuerpo dado. El elemento mal conductor es el que adquiere carga positiva. Los elementos buenos conductores reciben con facilidad los electrones, por ello se cargan negativamente.Creamos electricidad estática, cuando frotamos una lapicera con nuestra ropa y comprobamos la capacidad que tiene de atraer pequeños trozos de papel. Lo mismo suceder cuando frotamos vidrio con seda o ámbar con lana.

Contacto: La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.

Inducción:  La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.

Conductores, aisladores y semiconductores

Los materiales presentan distintos comportamientos ante el movimiento de cargas eléctricas:


Conductores
Los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus átomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad.


Aisladores:Los aisladores son materiales que presentan cierta dificultad al paso de la electricidad y al movimiento de cargas. Tienen mayor dificultad para ceder o aceptar electrones. En una u otra medida todo material conduce la electricidad, pero los aisladores lo hacen con mucha mayor dificultad que los elementos conductores.


Semiconductores:
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes. Resulta que se desean variaciones de la conductividad no con la temperatura sino controlables eléctricamente por el hombre.
Para conseguir esto, se introducen átomos de otros elementos en el semiconductor. Estos átomos se llaman impurezas y tras su introducción, el material semiconductor presenta una conductividad controlable eléctricamente.

Interacciones eléctricas

La interacción eléctrica se produce entre cuerpos que están electrizados, es decir, que poseen la propiedad llamada carga eléctrica.Ya en el año 1785 era conocida la forma como interactuaban las partículas cargadas. Esto fue propuesto por el físico e ingeniero francés Charles Augustin de Coulomb, y expresado en la ley que lleva su nombre. Además, en su honor fue bautizada la unidad de carga eléctrica en el sistema MKS: el Coulomb o Culombio (C).En la forma, esta ley de Coulomb para las interacciones eléctricas es muy semejante a la ley de la gravitación universal para las interacciones gravitatorias: en ambos casos la fuerza entre dos cuerpos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa; la fuerza es proporcional al producto de las cargas en el caso de las fuerzas eléctricas, y proporcional al producto de las masas en el caso de las fuerzas gravitatorias.De hecho, las interacciones eléctricas son las responsables de las interacciones en átomos y moléculas, mientras que la interacción gravitatoria resulta ser demasiado débil para justificar estas estructuras: la interacción eléctrica es del orden de magnitud requerido para producir el enlace entre átomos para formar moléculas, o el enlace entre electrones y protones para formar átomos.

Estructura de una materia

La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay una 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos. Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.

La ley de Coulomb

El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804) es famoso por la ley física que relaciona su nombre. Es así como la ley de Coulomb describe la relación entre fuerza, carga y distancia. En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente. Dos cargas eléctricas ejerce entre sí una fuerza de atracción o repulsión. Coulomb demostró que la fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus masas eléctricas o cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Tal fuerza se aplica en los respectivos centros de las cargas y están dirigidos a lo largo de la línea que las une. Estas afirmaciones constituyen la ley de Coulomb que se representa por una expresión análoga a la ley gravitacional de Newton.

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.

También se puede expresar la ley de coulomb como la ecuación que determina la magnitud de una fuerza eléctrica ( a veces llamada fuerza de coulomb) entre dos cargas puntuales.

La electrostática y la carga eléctrica

La electoestática

Electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas  esto es , el campo electrostático de un cuerpo cargado. La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atrae pequeños trozos de papel, por ejemplo un globo inflado que previamente se ha frotado con un paño seco. Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

La carga eléctrica

A instancias de la Física la carga eléctrica resulta ser una propiedad intrínseca que presentan algunas partículas subatómicas la cual se manifestará a través de atracciones y repulsiones que determinarán las interacciones electromagnéticas entre ellas, siendo las mismas cargas positivas y cargas negativas.

La materia cargada de manera eléctrica será influida por los campos electromagnéticos a la vez que los genera.
La interacción entre carga y campo eléctrico dará origen a una de las cuatro interacciones fundamentales que es la interacción electromagnética.

Biografía de Benjamin Franklin

Benjamin Franklin 

Benjamín Franklin (Boston, 17 de enero de 1706 - Filadelfia, 17 de abril de 1790)  Su padre era fabricante de jabón y velas. Parte de su formación fue formal, pero principalmente autodidacta. Trabajó como aprendiz con su padre entre los 10 y 12 años de edad. Franklin contribuyó en secreto con más de 14 ensayos que fueron sus primeros escritos publicados.

Sus aportes:

El gran aporte de Benjamín Franklin fue proponer y explicar que un rayo obedece al mismo fenómeno presentado en el Jarrón de Leyden. Franklin pensó que al elevar una cometa que interceptara un rayo, éste debía bajar por el hilo conductor de la cometa hasta una llave metálica, y de ella a tierra. Si esto sucedía así, entonces el fenómeno del rayo era igual al de un fluido eléctrico en laboratorio, es decir, a la descarga producida en un Jarrón de Leyden. 

En su estancia en Francia, en 1752, llevó a cabo el famoso experimento de la cometa que :

• Permitió demostrar que las nubes están cargadas de electricidad y que, por lo tanto, los rayos son esencialmente descargas de tipo eléctrico.
• Demostró que la electricidad tenia carga negativa y positiva, a partir de su observación de las varillas de ámbar que utilizó o el conductor eléctrico entre otros.
• Investigó y encontró lo mismo que en los experimentos con botellas de Leyden que había realizado con anterioridad, saltaban chispas, lo cual demostraba la presencia de electricidad.

En conclusión Benjamin demostró que la electricidad existe desde todos los tiempos y se encuentra en la naturaleza libremente ,es mas Gracias a este experimento de la cometa creó su más famoso invento, el pararrayos. 

Biografía de Tales de Mileto

Tales de Mileto 

Nació en Mileto, actual Turquía, 624 a.C.-?, 548 a.C.) Filósofo y matemático griego. En su juventud viajó a Egipto, donde aprendió geometría de los sacerdotes de Menfis, y astronomía, que posteriormente enseñaría con el nombre de astrosofía. Dirigió en Mileto una escuela de náutica, construyó un canal para desviar las aguas del Halis y dio acertados consejos políticos. Fue maestro de Pitágoras y Anaxímenes, y contemporáneo de Anaximandro.

Personaje semi-legendario. Fue el Primero de los Siete Sabios de Grecia.De los escasos datos que poseemos de él, sabemos que fue un eminente representante de los conocimientos y la sabiduría de su época. Fue un hombre esencialmente práctico como comerciante, hábil en ingeniería, astrónomo, estadista y geómetra. Ninguno de sus escritos sobrevivieron , por lo que es difícil saber exactamente cuáles fueron sus descubrimientos matemáticos. 

Sus aportes:

Fue el primer filósofo griego que intentó dar una explicación física del Universo, que para él era un espacio racional pese a su aparente desorden.

En geometría, y en base a los conocimientos adquiridos en Egipto, elaboró un conjunto de teoremas generales y de razonamientos deductivos a partir de estos.

El fundador de las matemáticas griegas, y más exactamente el fundador de la geometría griega.

• El teorema de Tales.
• Invención de la demostración matemática rigurosa.
• Las primeras demostraciones de teoremas geométricos mediante razonamiento lógico.
• Todo diámetro bisecta a la circunferencia.
• Los ángulos en la base de un triángulo isósceles son iguales.
• Los ángulos opuestos por el vértice son iguales.
• Dos triángulos que tienen dos ángulos y un lado iguales son iguales.
• Todo ángulo inscrito en una semicircunferencia es recto.
• Descubrió la constelación de la Osa Menor y que consideraba a la Luna 700 veces menor que el sol.
• Explicó los eclipses de sol y de luna.
• Determinó el número correcto de días del año.
• Fue el primero en estudiar el fenómeno magnético.

Biografía de William Gilbert

William Gilbert

(Colchester, Inglaterra, 1544 - Londres, 1603) Físico y médico inglés. Fue uno de los pioneros en el estudio experimental de los fenómenos magnéticos. Estudió medicina en la Universidad de Cambridge, viajó por Europa durante algunos años y en 1573 regresó definitivamente a Inglaterra, en cuya capital ejerció la medicina.


Sus aportes:

Pronto consiguió amplia fama como médico y como científico: en 1589 era uno de los comisarios encargados de la dirección de la Pharmacopeia Londinensis, obra que no vio la luz hasta 1618. En 1601 fue nombrado médico de la corte, Ese mismo año fue nombrado miembro del Real Colegio de Médicos, pero Gilbert murió poco después. Para la posteridad ha quedado sobre todo como un notable astrónomo y físico: fue uno de los primeros que aceptó en Inglaterra la teoría copernicana, Es notable su obra De mundo nostro sublunari philosophia nova. Pero su fama se apoya especialmente en sus estudios sobre el magnetismo contenidos en El imán y los cuerpos magnéticos (De magnete magneticisque corporibus).Gilbert compiló en ella sus investigaciones sobre cuerpos magnéticos y atracciones eléctricas.

Gilbert distingue netamente los fenómenos eléctricos de los magnéticos, refiriendo los resultados de algunas de sus experiencias dirigidas a demostrar que el hierro, al ser frotado por cuerpos electrizados como el diamante, no presenta fenómenos magnéticos.

Gilbert descubrió además que la aguja de la brújula apunta al norte-sur y gira hacia abajo debido a que el planeta Tierra actúa como un gigantesco imán.Construyó, con fines experimentales, un pequeño globo magnético llamada Terrella que mostraba la orientación de la aguja magnética de las brújulas en la dirección de los polos y explicaba la variación de la declinación en función de la posición de la brújula.

Biografía de Charles Augustin de Coulomb

Charles Augustin de Coulomb

Charles- Augustin de Coulomb (Angulema, Francia, 14 de junio de 1736 - París, 23 de agosto de 1806) fue un físico e ingeniero francés. Se recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de coulomb (C). Fue el primer científico en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, fricción y electricidad.Estudios: Fue educado en la École du Génie en Mézieres y se graduó en 1761 como ingeniero militar con el grado de Primer Teniente. Coulomb sirvió en las Indias Occidentales durante nueve años, donde supervisó la construcción de fortificaciones en la Martinica. En 1774, Coulomb se convirtió en un corresponsal de la Academia de Ciencias de París. 

Sus aportes:

En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia, con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas, actualmente conocido como ley de Coulomb. Coulomb también estudió la electrización por frotamiento y la polarización de el introdujo el concepto de momento magnético. Compartió el primer premio de la Academia por su artículo sobre las brújulas magnéticas y recibió también el primer premio por su trabajo clásico acerca de la fricción.Durante los siguientes 25 años, presentó 25 artículos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsión y aplicaciones de la balanza de torsión, así como varios cientos de informes sobre ingeniería y proyectos civiles. Otro aporte de Coulomb es la llamada Teoría de Coulomb para presión de tierras, publicada en 1776, También hizo aportaciones en el campo de la ergonomía.

Balanza de torsión

Su muerte:

Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidente del Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta. La historia lo reconoce con excelencia por su trabajo matemático sobre la electricidad conocido como "Leyes de Coulomb".