Electrostática es el nombre con el que se conoce a una rama de la física en la que se estudia y analiza cómo interactúan partículas en reposo, pero con carga eléctrica. Es, entonces, el estudio de cómo se pueden distribuir las cargas eléctricas de estas partículas cuando no tienen una fuerza eléctrica activa.
Conocer respecto de esta disciplina es útil para poder entender cómo funcionan algunos fenómenos de nuestra vida diaria, fundamentalmente en su vínculo con la tecnología. Así, es una parte clave de la construcción de electrodomésticos y otros dispositivos electrónicos, ya que ayuda a que podamos utilizarlos sin riesgo. También, son empleadas en la medicina o la ciencia, y en múltiples experimentos científicos y, además, es muy empleada en la industria.
La palabra proviene de la unión entre ήλεκτρον, elektron, es decir, ámbar (denominación de los antiguos griegos para aquellos elementos que contaban con cargas eléctricas) y στατικός, státikos, es decir, sin movimiento o quieto, por lo que significa el estudio de las partículas en reposo.
Índice de temas
Carga eléctrica y fuerza eléctrica.
Para comprender la noción de electrostática, es importante tener en cuenta, de antemano, ciertos conceptos:
- Carga eléctrica: es una propiedad inherente a algunas partículas subatómicas, es decir, más pequeñas que un átomo. Entre ellas, pueden actuar fuerzas de atracción o de repulsión. Existen algunas cargas particulares:
- carga neta: es la suma algebraica de todas las cargas en un cuerpo, lo que permite determinar cuán electrizado está. Cuando esta suma da O, el cuerpo no posee carga o está eléctricamente nulo.
- carga vinculada: es aquella carga que está asociada (o vinculada, de ahí el término) a un cuerpo, y que puede aparecer cuando se encuentran cerca elementos que también están cargados.
- carga libre: es la que circula con libertad dentro de un material conductor de electricidad, y eventualmente, si cuentan con un campo eléctrico cerca, pueden transferirse a él.
- la carga por unidad de longitud, la carga por unidad de área y la carga por unidad de volumen permiten dividir el total de carga eléctrica por la medida que desea analizarse (longitud de un cuerpo, área de una superficie o volumen de un objeto en tres dimensiones).
- Fuerza eléctrica: es el fenómeno que ocurre cuando diferentes cargas eléctricas se encuentran. Su potencia depende de algunos elementos como la distancia entre partículas.
Electrización.
Con el nombre de electrización se conoce al proceso gracias al que un objeto adquiere carga eléctrica. Para cargarse, existen tres formas:
- Electrización por frotamiento: cuando dos cuerpos u objetos son frotados o generan fricción, se transfieren electrones de uno a otro. De este modo, los átomos que pierden electrones y quedan con más protones son iones aniones; los que tienen un electrón o más respecto del protón son cationes.
- Electrización por contacto: esto ocurre cuando dos cuerpos con carga eléctrica están en contacto, y sus electrones viajan de un lado a otro para tratar de equilibrarse.
- Electrización por inducción: es cuando se genera electricidad en un conductor gracias a la influencia de un campo magnético cercano, o un objeto cargado, aunque no en contacto directo.
Un ejemplo de cómo funciona la electrización es cuando frotamos un globo contra el cabello de alguien. Por la fricción, el globo se va a cargar negativamente, y se genera de este modo un campo magnético.
Si luego ese globo es acercado a un trozo de papel con carga neutra, se genera una reorganización de esas cargas en el papel. Cuando ambas cargas negativas (del globo y el papel) se encuentran cerca, se repelen (en electrostática, las cargas opuestas se atraen y las que son iguales se repelen). Sin embargo, para que el globo pueda desprenderse de la carga negativa, se deshace de ella en el papel.
Charles-Augustin de Coulomb y sus investigaciones.
El físico e ingeniero francés Charles A. de Coulomb (1736-1806) es conocido quien postula la conocida Ley de Coulomb, en la que sienta las bases sobre cómo se atraen las cargas eléctricas.
El investigador propone que la fuerza que hay entre dos cargas eléctricas es:
- directamente proporcional al producto de sus magnitudes
- inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre estas cargas
Además de esta ley, proporcionó numerosas investigaciones y tratados para la electricidad, el magnetismo, e incluso su nombre es usado para denominar a la unidad de carga eléctrica del sistema internacional, coulomb, o culombio.
Conductores, aislantes y semiconductores.
Los conductores, los aislantes y semiconductores son aquellos elementos que, en función de sus propiedades, evidencian distintos niveles de conductividad eléctrica. Veamos algunas distinciones:
- Conductor: es un material que posibilita que las cargas eléctricas se muevan con libertad dentro de él. Algunos ejemplos de ello son:
- Plata: es un excelente conductor, debido a la distribución de sus electrones internamente y la facilidad con la que viajan, aunque su costo es elevado en la industria y en grandes cantidades no resulta adecuado económicamente.
- Hierro: debido a sus átomos, es también un gran conductor, aunque menos efectivo que otros metales. Es una opción útil para la construcción de cables, alambres y otros conectores.
- Cobre: después de la plata, es considerado el segundo metal que mejor conduce la electricidad, con un porcentaje del 100 % de conductividad o incluso más.
- Semiconductor: se ubican entre un conductor y un aislante, en función de su contexto (temperatura, presión, presencia o no de campos magnéticos). Un ejemplo es el silicio y el germanio, altamente empleados en la electrónica, ya que se utilizan para la construcción de circuitos integrados.
- Aislante: evita el flujo de corriente. Esto se debe a que sus átomos stán muy próximos entre sí, no pueden moverse con libertad como sucede en un metal. Son esenciales para construir elementos eléctricos seguros.
Aplicaciones de la electrostática.
A continuación, veremos algunos usos de la electrostática en la industria.
Los pararrayos, que pueden captar la descarga que puede producir un rayo para evitar que destruya objetos y/o que lastime a personas, funcionan mediante la descarga en tierra de esta fuerza. Interceptan, entonces, la descarga eléctrica de la atmósfera para conducirlo hacia la tierra y construir un entorno seguro.
Por otra parte, el concepto de blindaje electrostático se asocia con un artefacto metálico que protege de los campos eléctricos que son estáticos: la jaula de Faraday. Nombrada así en honor a Michael Faraday (1791-1867), un científico británico que construyó este artefacto, permite construir este blindaje electrostático para evitar que los campos eléctricos externos impacte sobre aquello dentro de la caja.
De este modo, se pueden prevenir interferencias electromagnéticas en, por ejemplo, espacios donde hay una carga eléctrica elevada y potencialmente peligrosa, como un laboratorio, en los edificios para protegerlos de los rayos e, incluso, en ciberseguridad, para proteger dispositivos con información sensible a que puedan ser vulnerados.
Citar este artículo
Fernández, A. M. (29 de noviembre de 2023). Definición de electrostática. Conceptos, tipos y aplicaciones. Definicion.com. https://definicion.com/electrostatica/
