Unidad de carga eléctrica.

La unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades es el culombio (debe su nombre a Coulomb) y se define como la carga que atraviesa, por segundo, la sección de un conductor por el que circula una corriente constante de 1 amperio de intensidad.

1 culombio equivale aproximadamente a la carga de 6,178.10¹⁸ electrones.

El culombio es una cantidad de carga relativamente grande, y por esta razón, en mucha ocasiones se mide la carga en microculombios, siendo

1 microcolumbio =  10 ⁻⁶ culombios

Representación gráfica de las interacciones eléctricas.

                                           Repulsión                                                                      Atracción

Ley de gravitación universal.

La ley de gravitación universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos. 

Entonces la ley cita que "la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas m1 y m2 separados una distancia r es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia" es decir: 

donde

F es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos.

G es la constante de la Gravitación Universal.

Comparación entre interacciones eléctricas e interacciones gravitatorias.

Ambas interacciones son proporcionales al producto de las entidades que interaccionan, que en el caso del campo eléctrico son las cargas eléctricas, y en el caso del campo gravitatorio son las masas, y ambas interacciones son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia.

Sin embargo la interacción eléctrica, puede ser una atracción o una repulsión, mientras que la interacción gravitatoria es siempre una atracción; y también sucede que la interacción gravitatoria parece propagarse a través del espacio con una velocidad infinita. mientras que la interacción eléctrica se propaga con una velocidad finita.

Formas de cargar un cuerpo.

Electrización por contacto:

Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

Electrización por frotamiento:

Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.

Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.

Electrización por inducción:

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.

Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.

Conductores, aislantes y semiconductores.

Los conductores son aquellos materiales que no ofrecen casi ningún tipo de resistencia al paso de la electricidad a través de ellos. El mejor ejemplo para ellos son los metales: hierro, oro, cobre, etc.

Los aislantes son materiales que si dan resistencia al paso de la electricidad a través de ellos, y son de gran utilidad por la seguridad que pueden ofrecer, por ejemplo: la madera y los diferentes tipos de goma (como la que se usa para recubrir el cable). 

Los semiconductores son aquellos materiales que se usan para darle manejo a las corrientes eléctricas, son usados sobretodo en el campo de la electrónica, los únicos semiconductores naturales son el silicio y el galio, pero también podemos tomar en cuenta los diodos. 

Estructura de la materia.

La materia esta formada por una estructura muy pequeña llamada átomo, que se compone por un núcleo donde encontramos dos tipos de partículas llamadas Neutrones y Protones, alrededor del núcleo orbitan otras partículas llamadas Electrones.

Protón:

Es una partícula nuclear con carga positiva igual en magnitud a la carga negativa del electrón; junto con el neutrón, está presente en todos los núcleos atómicos. Al protón y al neutrón se les denomina también nucleones. La masa de un protón es de 1,6726 × 10-27 kg, aproximadamente 1.836 veces la del electrón.

Neutrón:

Es una partícula eléctricamente neutra, de masa 1.838,4 veces mayor que la del electrón y 1,00014 veces la del protón; juntamente con los protones, los neutrones son los constitutivos fundamentales del núcleo atómico y se les considera como dos formas de una misma partícula: el nucleón.

Electrón:

Comúnmente representado como e− es una partícula subatómica, que forman parte de la familia de los leptones. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto de protones y neutrones. Los electrones tienen la carga eléctrica más pequeña, y su movimiento genera corriente eléctrica. Cuando son arrancados del átomo se llaman electrones libres.

Ley de Coulomb.

La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas. Ésta cita que:

"La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario"

Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra.En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Electrostática; Cargas eléctricas; Interacciones eléctricas.

La eletrostática es el área de la física que se encarga de estudiar los efectos que se producen entre los cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema.Cuerpos con cargas del mismo signo se repelen Cuerpos con cargas de signo contrario se atraen 

La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Las interacciones eléctricas son los fenómenos de atracción y repulsión que se dan en los cuerpos cargados, es decir, los cuerpos que poseen el mismo nivel de carga se repelen y aquellos que poseen cargas distintas se atraen. 

Benjamin Franklin.

Nace en Boston, el 17 de enero de 1706; muere en Filadelfia, el 17 de abril de 1790 .Fue un político, científico e inventor estadounidense y considerado uno de los Padres Fundadores de los Estados Unidos.

Su pasión por los temas científicos coincidió con el inicio de su vida política. Fue influenciado por el trabajo de hombres como Isaac Newton y Joseph Addison. En 1743 es elegido presidente de la Sociedad Filosófica Estadounidense y a partir de 1744 se especializó en el estudio de los fenómenos eléctricos y de sus estudios nace su obra científica más destacada: Experimentos y observaciones sobre electricidad.

En 1752 realizó el famoso experimento de la cometa, donde ató un esqueleto metálico y una llave, también metálica, a una cometa y la expuso a una tormenta, confirmando que la llave se cargaba de energía eléctrica demostró que las nubes están cargadas de electricidad y que los rayos son descargas eléctricas. Con este descubrimiento inventó el pararrayos, un instrumento con el fin de atraer las descargas eléctricas y conducirlas a tierra para evitar que causen daños,  que fueron instalados de manera masiva por toda Filadelfia, llegando a Europa en 1760.

Tales de Mileto.

Nace en la ciudad de Mileto, Grecia el 624 a.C; no hay datos específicos de su muerte, pero se presume que fallece alrededor del 546 a.C. Se considera como el pionero de las investigaciones de cosmos, y siendo especialmente recordado por dar las primeras explicaciones a fenómenos naturales que se le adjudicaban a seres divinos, demostrando que todo poseía una lógica.

Existe un debate de lo que fueron sus obras (si es que las hubo), ya que, existen tres teorías de lo que dejó escrito. Hay quienes piensan que sólo escribió la “Astrología náutica” donde afirma que la Tierra era un disco que reposaba sobre el agua, que “todo está conformado de agua” y que el agua es el inicio de todo; también hay quienes afirman que escribió dos obras: Sobre el solsticio y Sobre el equinoccio; y hay quienes piensan que todos sus conocimientos sólo fueron expresados de manera oratoria, es decir, que no escribió nada.

Se dice que su mayor virtud fue en el campo de la geometría, donde, se presume, usaba un método de comparación de sombras para establecer las medidas de las pirámides. También que fue el primero en afirmar que cualquier diámetro de un círculo lo dividiría en partes iguales, así como que un triángulo isósceles posee de manera obligatoria dos ángulos iguales en su base.

Charles Agustin Coulomb.

Nace en Angulema, una ciudad al sudoeste de Francia, el 14 de Junio de 1736; muere en París, también Francia, el 23 de agosto de 1806 con 70 años de edad. Fue un físico e ingeniero, reconocido especialmente por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. Debido a esto, y en su honor, la unidad de carga eléctrica lleva por nombre “coulomb” (castellanizado a culombio). 

Su especialidad fue el electromagnetismo, la rama de la física que une los fenómenos eléctricos y magnéticos en una misma teoría. Fue el primer científico en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, fricción y electricidad.  

En 1774, Coulomb se convirtió en un corresponsal de la Academia de Ciencias de París. Compartió el primer premio de la Academia por su artículo sobre las brújulas magnéticas y recibió también el primer premio por su trabajo clásico acerca de la fricción, un estudio que no fue superado durante 150 años.

En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas, actualmente conocido como la ley de Coulomb.