Electrostática ELECTROSTÁTICA Es parte de la física que trata del estudio de las cargas eléctricas en reposo. Es imposible decir que cuando se descubrió por primera vez la electricidad. Los datos históricos demuestran que desde 600 años a. C. Se conocieron las propiedades atractivas del ámbar. A Tales de Mileto (640 a 546 a. D. C.) Uno de los siete sabios de la antigua Grecia, se le atribuye haber observado la atracción del ámbar , previamente frotando, ejerce sobre pequeños materiales de fibra y pedacitos de paja. El ámbar se usaba entonces por la gente , lo mismo que ahora, en adornos. Igual que los metales preciosos tienes su nombre de oro y plata, el ámbar tenia su nombre de electrón. La electrización del ámbar por fricción, se transmitió de un escritor a otro, pero nada nuevo fue descubierto durante más de 2000 años. Fue a principios del siglo XVII cuando el filosofo y físico experimental inglés Sir William Gilbert anunció el descubrimiento de que muchas sustancias podían ser electrizadas por frotamiento. Gilbert denominó este efecto como eléctrico de acuerdo con la palabra electrón. Ahora se ha establecido claramente que todos los cuerpos cuando se frotan entre si, se electrizan y que el ámbar es precisamente uno de los muchos elementos materiales que manifiestan el efecto con mas intensidad. Un peine de plástico duro, una barra del mismo material, adquieren una capacidad extraña para atraer a otros objetos después de frotarlos con un suéter. En algunas ocasiones se experimenta un molesto choque al tocar la manija de un automóvil después de estacionarlo, éstos ejemplos son fenómenos de electrización que ocurren cuando se frotan los objetos entre si. Desde tiempos remotos se le llamó cargar al proceso de frotamiento y se decía que el cuerpo electrizado se había cargado.
Cargas eléctricas. Cuando se frotan entre si dos sustancias diferentes y luego se separan, se dice que ambas se han electrizado, una con una clase de electricidad y la otra con electricidad distinta. Para ilustrar esto, consideraremos el caso del experimento mostrado en la siguiente figura, donde una barra de caucho se carga por frotamiento con una piel y luego se suspende de un pequeño gancho de alambre, posteriormente se hace lo mismo con una barra de vidrio, que se frota con un paño de seda y luego se suspende, si se acerca una barra de gaucho cargada a la barra de gaucho de la figura (a) se observa que se repelen, se dice que están cargados negativamente. Si se acerca una barra de vidrio cargada a la barra de vidrio . (b) se repelen, se dice que están cargadas positivamente, pero si se acerca la barra de vidrio cargada por frotamiento a la de gaucho, se atraen, por lo que se concluye: Primera ley ó ley cualitativa de la electrostática Las cargas iguales se repelen, las cargas contrarias se atraen
Las cargas eléctricas semejantes se repelen y las diferentes se atraen Históricamente han habido dos teorías sobresalientes de la electrización: la teoría de un fluido de Benjamín Franklin y la de los dos fluidos la de Charles Du Fay que establece que, todos los objetos tienen el contenido de cantidades iguales de dos fluidos. Cuando dos sustancias distintas se frotan entre si, una clase de fluido (positivo) se esparce sobre uno de los objetos y la otra clase de fluido (negativo) sobre el otro. De acuerdo con la teoría de Franklin de un solo fluido, los cuerpos tienen una sola cantidad específico de un fuego eléctrico o fluido que los mantiene en estado neutro o sin cargar. Cuando dos objetos se frotan entre si, uno de ellos acumula un exceso de fluido y resulta cargado positivamente, mientras que el otro pierde
fluido y queda cargado negativamente a B. Franklin le debemos los términos más y menos , y electricidad positiva y negativa. Ambas teorías son correctas en parte, porque ahora sabemos el mecanismo por medio del cual los cuerpos se electrizan por fricción. La teoría moderna, se basa en el principio de que todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Cada átomo contiene un núcleo que tiene una cantidad conocida de carga positiva que se debe a la presencia en el núcleo de cierto número de protones. Alrededor de cada núcleo atómico hay un número de partículas cargadas negativamente, llamadas electrones. Normalmente, cada átomo de una sustancia es eléctricamente neutro; en otras palabras, los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga eléctrica. Los neutrones son eléctricamente neutros, por que carecen de carga. Los electrones poseen una carga negativa (-), mientras que los protones tienen una carga positiva (+). En la figura , se tiene un diagrama esquemático de un átomo de neón, donde se puede mostrar el número de protones y neutrones de que consta dicho átomo y que lo hace eléctricamente neutro.
Esquema de un átomo de neón con su núcleo en el centro de 10 cargas positivas (protones) rodeadas en el exterior por diez cargas negativas (electrones) Si por alguna razón un átomo neutro pierde uno o más de sus electrones alejados del núcleo, el átomo adquiere una carga positiva y se denomina ión positivo. Un ión negativo se presenta cuando un átomo ha ganado una o más cargas adicionales (electrones). Sobre lo anterior, podemos concluir: un cuerpo o sustancia que tenga un exceso de electrones se dice que esta cargado negativamente y un cuerpo o sustancia con diferencia de electrones se dice que tiene carga positiva. Al proceso de ganar o perder electrones se le llama ionización.