Fisica General Burbano

396 ELECTROSTÁTICA
Cuando un cuerpo en estado neutro recibe, por la causa que sea, un cierto número de electrones,
queda en él un exceso de cargas negativas. Cuerpo «cargado negativamente» es aquel en el
que existe un mayor número de electrones que de protones.
XVIII – 4. Electrización por frotamiento
Fig. XVIII-2.– Poniendo dos «péndulos
eléctricos» muy próximos, al ser
tocados ambos con vidrio o con ámbar
frotados, se repelen.
Fig. XVIII-3.– Si uno de los péndulos
se ha puesto en contacto con el vidrio
frotado y el otro con resina frotada,
se produce una mutua atracción.
Fig. XVIII-4.– Frotando dos varillas
entre sí y cargando un «péndulo eléctrico»,
una lo atrae y otra lo repele.
Fig. XVIII-5.– Acercando conjuntamente
los dos cuerpos frotados entre
sí a un péndulo eléctrico, no producen
efecto alguno sobre él.
Thales de Mileto (600 años antes de J. C.) observó la propiedad de algunas sustancias como el
ámbar (en griego elektron) de atraer, después de haber sido frotadas, cuerpos muy ligeros. A este
fenómeno se le llama «electrización» y a la causa del fenómeno «electricidad».
Se determina si un cuerpo está o no electrizado acercándolo a una esfera de médula de sauco,
pendiente de un hilo de seda (péndulo eléctrico); la bolita es atraída por el cuerpo si está electrizado
y una vez en contacto con él, es repelida.
Los fenómenos de electrización por frotamiento, no son más que el paso de electrones de un
cuerpo a otro, adquiriendo ambos electricidades contrarias.
Poniendo muy próximos dos péndulos eléctricos tocados con vidrio frotado, se observa una repulsión
mutua; si los dos se han tocado con resina frotada, la repulsión se origina análogamente
(Fig. XVIII-2); si uno de los dos péndulos se ha puesto en contacto con resina frotada y el otro con
vidrio, se produce una mutua atracción (Fig. XVIII-3).
La consecuencia inmediata de estos hechos experimentales fue el conocimiento de dos clases
de electricidad, mucho antes de saber la existencia de protones y electrones. A la electricidad del
vidrio se le llamó positiva; a la de la resina, negativa.
«Frotando dos cuerpos entre sí, adquieren electricidades contrarias». Este hecho se demuestra
cargando un péndulo con electricidad positiva (poniéndolo en contacto con vidrio frotado) y observando
cómo después del frotamiento mutuo de dos cuerpos, uno lo atrae y otro lo repele (Fig.
XVIII-4).
«La cantidad de electricidad acumulada en dos cuerpos frotados entre sí, es idéntica». Se demuestra
acercando conjuntamente los dos cuerpos a un péndulo eléctrico cargado y observando
que no producen efecto alguno sobre él, compensándose, por lo tanto, la atracción de uno con la
repulsión del otro (Fig. XVIII-5).
XVIII – 5. Determinación de la carga neta de un cuerpo
La carga eléctrica en un cuerpo se distribuye de una cierta manera, ya sea sobre su superficie
o en todo su volumen, y la fuerza de interacción entre dos cuerpos depende tanto de esa distribución
como de la carga neta que posean. Trabajaremos inicialmente con cargas puntuales, haciendo
una idealización semejante a la hecha en mecánica cuando se trabaja con partículas; esta abstracción
puede ser aproximada en condiciones de laboratorio haciendo que las distancias de separación
sean muy grandes comparadas con las dimensiones de los cuerpos cargados.
Tomemos dos cuerpos cargados y supongamos que sus cargas son q 1
y q 2
. Consideremos también
estos dos cuerpos muy pequeños, puntuales. Si al ponerlos uno frente al otro experimentan
fuerzas de atracción o repulsión, concluiremos diciendo que están cargados. Además las fuerzas de
interacción están dirigidas según la recta que une las cargas.
Por otra parte la fuerza F 12
que ejerce la carga q 2
sobre la q 1
es opuesta e igual en módulo a la
que ejerce q 1
sobre q 2
, cumpliéndose el principio de acción y reacción, y siempre en el supuesto
que las cargas son fijas.
Pues bien, supongamos (Fig. XVIII-6) que a una distancia r de una carga puntual fija q colocamos
otra carga puntual fija q′ (ambas positivas por ejemplo), a la fuerza que actúa sobre q′ la llamamos
F′. Coloquemos ahora otra carga q′′ en la posición de q′, la fuerza que actúa sobre q′′ será
F′′; se observa experimentalmente que los módulos de estas fuerzas son proporcionales a los valores
de las cargas, por lo tanto: F′/F′′ = q′/q′′.
Si damos un valor arbitrario (elección de un sistema de unidades) a q′′ podremos comparar
cargas y por lo tanto medirlas. Resumiremos todo lo antes dicho diciendo:
«Dos cuerpos tienen igual carga eléctrica o cantidad de electricidad, cuando situados a la
misma distancia de un mismo cuerpo electrizado y en el mismo medio, la fuerza con que lo
atraen o lo repelen es idéntica. Un cuerpo tiene doble, triple... carga eléctrica que otro,
cuando situados a la misma distancia de un tercer cuerpo electrizado y en el mismo medio,
la fuerza de atracción o repulsión es doble, triple... que la del segundo».
De esta manera estamos en condiciones de emprender el estudio cuantitativo de la ELEC-
TROSTÁTICA (cargas fijas) y como en todo estudio, es necesario sentar unos principios básicos que
serán el tema de nuestro estudio próximo.
XVIII – 6. Principio de conservación de la carga en un sistema aislado
Se observa experimentalmente que en un SISTEMA AISLADO (sistema en el cual no puede salir ni
entrar carga), las cargas positivas y negativas pueden variar con el tiempo pero su CARGA NETA (carga
positiva + carga negativa) permanece constante.
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