1. Fenómenos electrostáticos
1.1. Electrización.
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado o electrificado. La electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más completa, sentar las bases de lo que se entiende por electrostática. Si una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una varilla de vidrio se frota con un paño de seda.
Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa.
Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544–1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar.
Posteriormente Franklin, al tratar de explicar los fenómenos eléctricos considero la electricidad como un ((fluido sutil)), llamo a la electricidad ((vítrea)) de Gilbert, electricidad positiva (+); y a la ((resinosa)), electricidad negativa (−).
Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa.
Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544–1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar.
Posteriormente Franklin, al tratar de explicar los fenómenos eléctricos considero la electricidad como un ((fluido sutil)), llamo a la electricidad ((vítrea)) de Gilbert, electricidad positiva (+); y a la ((resinosa)), electricidad negativa (−).
Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que:
Cargas eléctricas de distinto signo (o de distinta naturaleza, mejor dicho) se atraen
Cargas eléctricas de igual signo (o de la misma naturaleza, mejor dicho) se repelen
Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otro se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado.
Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica.
Este fenómeno fue interpretado por Franklin introduciendo el principio de conservación de la carga eléctrica, según el cual cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro, pero en conjunto no hay producción neta de carga. En términos de cargas positivas y negativas ello significa que la aparición de una carga negativa en el vidrio va acompañada de otra positiva de igual magnitud en el paño de lana, o viceversa, de modo que la suma de ambas sea cero.
Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia, por influencia o por inducción. Si el cuerpo cargado lo está positivamente, la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva.
La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior, este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.
1.2. La naturaleza eléctrica de la materia. Cargas eléctricas de igual signo (o de la misma naturaleza, mejor dicho) se repelen
Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otro se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado.
Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica.
Este fenómeno fue interpretado por Franklin introduciendo el principio de conservación de la carga eléctrica, según el cual cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro, pero en conjunto no hay producción neta de carga. En términos de cargas positivas y negativas ello significa que la aparición de una carga negativa en el vidrio va acompañada de otra positiva de igual magnitud en el paño de lana, o viceversa, de modo que la suma de ambas sea cero.
Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia, por influencia o por inducción. Si el cuerpo cargado lo está positivamente, la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva.
La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior, este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.
La teoría atómica moderna explica el porqué de los fenómenos de electrización y hace de la carga eléctrica una propiedad fundamental de la materia en todas sus formas. Un átomo de cualquier sustancia está constituido, en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa (denominada corteza) formada por electrones.
El núcleo está formado por dos tipos de partículas: los protones, dotados de carga eléctrica positiva; y los neutrones, sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del protón.3 Los protones y neutrones se hallan unidos entre sí por efecto de unas fuerzas mucho más intensas que las de la repulsión electrostática (las fuerzas nucleares) formando un todo compacto. Su carga total (la del núcleo) es positiva debido a la presencia de los protones.
Los electrones son partículas mucho más ligeras que los protones (unas 1840 veces más ligeras, aproximadamente) y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón.
Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los electrones respecto del núcleo, hace que éstos se muevan en torno a él en una situación que podría ser
