Thursday, August 03, 2006

 

Electroscopio ,Ley de Coulomb ,Electrostática


Electroscopio

Un electroscopio es un instrumento antiguo utilizado para detectar carga y medir potencial eléctrico. Si la esfera metálica de la parte superior se pone en contacto con un conductor cargado, las delgadas hojas de metal (laminas de oro o aluminio) adquirirán el mismo potencial que el conductor. La carga en las hojas será proporcional a la diferencia de potencial entre ellas y la caja. La fuerza de repulsión que existirá entre las hojas, debido a sus cargas idénticas, puede medirse observando el valor de la desviación de un escala.

También es posible cargar un electroscopio por inducción en la misma forma que la esfera de la ilustración de arriba, un electroscopio cargado puede emplearse para detectar la presencia de cargas , así como para determinar su signo. Inmagine que una barra con cargas negativas se acerca al electroscopio cargado negativamente, la barra repele electrones adicionales abajo hacia las hojas se desviaran menos.

Un electroscopio cargado estando al aire libre perderá gradualmente su carga debido que un pequeño número de moléculas están siendo ionizadas continuamente bajo la acción de rayos cósmicos, algunos de estos iones pueden tomar un exceso de carga del electroscopio.
La rapidez de carga de un electroscopio es proporcional a la cantidad de radiación de fondo (radioactividad).
Un electroscopio del tamaño de un lápiz es un dispositivo usual utilizado para medir la dosis de radiación recibida por el personal, el valor de descarga de tal puede leerse fácilmente acercandoló a la luz.
Este es el modelo de electroscopio más sencillo conocido no posee esfera solo dos tubos paralelos entre con sus chapas de oros.

Ley de Coulomb
Se denomina interacción electrostática a la fuerza de atracción o repulsión que se observa entre objetos con carga eléctrica, debida a la sola existencia de estas cargas, dando origen al campo electrostático. Las características cuantitativas de este fenómeno fueron estudiadas por Coulomb y Cavendish, dando origen a lo que se conoce como Ley de Coulomb.
La ley de Coulomb lleva su nombre en honor a Charles-Augustin de Coulomb, uno de sus descubridores y el primero en publicarlo. No obstante, Henry Cavendish obtuvo la expresión correcta de la ley, con mayor precisión que Coulomb, si bien esto no se supo hasta después de su muerte.

Electrostática
La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas. La electrostática estudia las fuerzas eléctricas producidas por distribuciones de cargas a través de conceptos tales como el campo electrostático y el potencial eléctrico y de leyes físicas como la ley de Coulomb. Históricamente la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Posteriormente, las leyes de Maxwell permitieron mostrar como las leyes de la electrostática y las leyes que gobernaban los fenómenos magnéticos pueden ser estudiados en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

¿QUÉ ES LA ELECTROSTÁTICA?

Texto e ilustraciones José Antonio E. García ÁlvarezDesde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños.
Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.



No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producían al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar.
En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.



A.- Trozo de ámbar y trozo de paño con las cargas eléctricas de sus átomos equilibradas. B.- Trozo de ámbar electrizado con carga estática positiva, después de haber sido frotado con el paño. Los electrones del ámbar han pasado al paño, que se ha cargado negativamente.
Para que los átomos del cuerpo frotado puedan restablecer su equilibrio atómico, deben captar de nuevo los electrones perdidos. Para eso es necesario que atraigan otros cuerpos u objetos que le cedan esos electrones. En electrostática, al igual que ocurre con los polos de un imán, las cargas de signo diferente se atraen y las del mismo signo se repelen.



A.- Montoncitos de papeles recortados. B.- Peine cargado electrostáticamente con defecto de electrones después de habernos peinado con el mismo. C.- Los papelitos son atraídos por el peine. De esa forma se restablece su equilibrio electrónico del peine al cederle los papeles los electrones perdidos.

Una manifestación de carga estática la tenemos en las nubes cuando se generan tormentas eléctricas con rayos. Cuando una nube se encuentra completamente ionizada o cargada positivamente, se establece un canal o conducto natural que es capaz de atraer iones cargados negativamente desde la Tierra hasta la nube. Cuando los iones negativos procedentes de la Tierra hacen contacto con la nube, se produce el rayo al liberar ésta la enorme carga de corriente eléctrica estática acumulada.
Otro ejemplo lo tenemos en los vehículos, que al desplazarse a través de la masa de aire que lo rodea, adquieren carga estática. Cuando eso ocurre podemos llegar a sentir una descarga o calambrazo eléctrico en el cuerpo al tocar alguna de las partes metálicas del vehículo.
Las máquinas fotocopiadoras e impresoras láser hacen uso práctico de la carga eléctrica estática. Su principio de funcionamiento se basa en que un rayo de luz ilumina la imagen o texto por medio de un proceso de escaneo y la transfieren a un tambor fotosensible como carga estática. El polvo de impresión o toner, que posee características magnéticas, al pasar al tambor se adhiere a las partes sensibilizadas por el rayo de luz. A continuación cuando el papel pasa por el tambor fotosensible, el polvo del toner se desprende y se adhiere a su superficie, transfiriendo así todo el contenido del tambor. Para que el polvo del toner no se desprenda del papel antes de salir de la fotocopiadora o impresora, se hace pasar por un rodillo caliente que se encarga de fijarlo de forma permanente.











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