Conductores y Aisladores. No todas las sustancias son buenas conductoras de la electricidad. Como una regla general, los metales son buenos conductores, mientras que los no metales son malos conductores. Los peores conductores se llaman comúnmente aisladores o no conductores . CONDUCTOR Es un material por medio del cual se puede transferir la carga fácilmente. Un ejemplo de conductores son: la mayor parte de los metales (aluminio, cobre, hierro, mercurio, níquel, oro, plata, platino, etc.); soluciones de ácidos, bases y sales disueltas en agua, el cuerpo humano. AISLADOR O NO CONDUCTOR Es un material que se resiste al flujo de carga a través de él. Algunos ejemplos de aisladores son: ámbar, azufre, caucho, mica, papel, porcelana, seda y vidrio. La diferencia entre un conductor y un aislador o dieléctricos es que, en un conductor hay electrones libres, mientras que en un aislador todos los electrones están firmemente ligados a sus respectivos átomos. SEMICONDUCTOR Son aquellos que ni son buenos conductores de la electricidad ni son buenos aisladores. En ellos los electrones son movidos con dificultad, es decir, por una fuerza considerable. Para su aplicación práctica, es importante saber que ningún aislador es absolutamente perfecto, ni tampoco existe ningún conductor perfecto, sino que por el contrario hay cuerpos que son más conductores que otros y cuerpos más aisladores que otros. CARGAS PUNTUALES Son cuerpos cargados cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con la distancia que los separa. Se ha demostrado que las cargas iguales se repelen y que las cargas contrarias se atraen. Por lo tanto, es necesario conocer lo fuerte que puede ser la atracción o la repulsión y cómo depende, de la repulsión de las cargas y de la distancia que las separa.
Las primeras mediciones cuantitativas de la fuerza entre dos cuerpos cargados (cargas puntuales), fueron realizadas por el científico e ingeniero francés Charles Coulomb, en 1780, este probó la ley que lleva su nombre . LEY DE COULOMB La fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las dos cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Matemáticamente, ésta ley se representa como: Fα
q q' r2
de lo anterior, se obtiene: F =K
qq ´r 2
Donde : F = fuerza de atracción o repulsión (N, dyn ó lb ) q y q’ = cargas puntuales ( C ó uec ) r = distancia que separa a las cargas ( m ó cm ) K = constante de proporcionalidad ( 9 x 109 Nm2 / C2 )
STATCOULOMB ( usc) Se define como la carga que repele a otra carga igual y del mismo signo, con una fuerza de una dina, cuando las cargas están separadas un centímetro. En el sistema internacional de unidades (SI), la unidad de carga es el Coulomb que se define en función de la intensidad de corriente, el Amperio. COULOMB (C) Es la carga que se transfiere a través de cualquier sección transversal de un conductor en un segundo en el cual circula una corriente constante de un Ampere.
Equivalencias:
1C = 3 x 109 unidades electrostáticas 1C = 6.25 x 1018 electrones e- = 1.6 x 10-19 C (carga de un electrón) 1µC = 10 −6 C K = 9x109 N x m2 /C2
ó
K = 1dina x cm2 /( ues2 ) (sistema electroestático)
Nota: La fuerza (F) es una cantidad vectorial cuya dirección y sentido se determina exclusivamente de la naturaleza de las cargas q y q’. Por lo que es más fácil utilizar el valor absoluto de q y q’ en la ley de Coulomb y recordar que cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen. Cuando sobre una carga actúan más de una fuerza, la resultante es la suma vectorial de las fuerzas componentes, gráficamente: