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Dos clases de electricidad, primitivamente llamadas ámbarina y vítrea, la del ámbar y la del vidrio. Después se las llamó polaridades negativa y po...

Dos clases de electricidad, primitivamente llamadas ámbarina y vítrea, la del ámbar y la del vidrio. Después se las llamó polaridades negativa y positiva, respectivamente. Hoy, 24 siglos después, explicamos esos efectos por la estructura atómica de la materia que sabemos compuesta por átomos, a su vez, formados por protones positivos, electrones negativos y neutrones neutros. Normalmente la cantidad de protones iguala la de electrones, por eso, la materia es neutra de ordinario. Sin embargo, cuando se ponen en contacto dos cuerpos y después se los separa, algunos de los electrones que pertenecían a un cuerpo pueden quedar en el otro, y así, el primero resulta con un exceso de protones (y de carga positiva), mientras el otro queda cargado negativamente. Las cargas eléctricas se miden, o se expresan, en coulomb. Un coulomb equivale a 6,24 trillones1 de electrones. Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen, y las de signo opuesto se atraen. De acuerdo con el principio de acción y reacción, esas fuerzas son de igual intensidad o módulo. Su valor está dado por la ley de Coulomb: Las letras q1 y q2 representan dos cargas eléctricas, en coulomb d es la distancia entre las cargas, en metros. F es la fuerza con la que se atraen o se repelen las cargas, según su polaridad, y se obtiene en newton. La constante electrostática k vale aproximadamente2 9109 N.m–2.C–2, donde N es newton, m metro y C coulomb (metro a la menos dos es lo mismo que uno sobre metro al cuadrado.) Recordemos que un newton es la fuerza que, aplicada a un cuerpo de un kilogramo de masa, en cada segundo que transcurre, le hace cambiar su velocidad en un metro por segundo. Ejemplo. ¿Con qué fuerza se repelen dos gotas de niebla separadas una millonésima de metro, y cargadas cada una con una carga de un billonésimo de coulomb?3 Respuesta: F = 9109 N.m–2.C2  10–12 C  10–12 C / (10–6 m)2; F = 8,9910–3 N, casi la centésima parte de un newton, o aproximadamente un gramo. (Esa fuerza parece pequeña, pero es mucho mayor que el peso de una gota de niebla.) Hay otras unidades de carga además del coulomb; por ejemplo el faraday, equivalente a un mol de electrones, o sea 6,021023 de esas cargas elementales. Otra es la ues, la unidad electrostática de carga, también llamada statcoulomb (statC) o franklin (Fr). La equivalencia es 1 C = 2.997.924.580 statC. Cuando una carga de un coulomb pasa de un sitio a otro en un tiempo de un segundo, se dice que circula una corriente de un ampere. Por eso al coulomb se lo llama también ampere segundo. Michael Faraday (1791–1867), hijo de herrero, tuvo sólo estudios básicos y trabajó desde niño en una imprenta. Un día fue a una conferencia de Humphry Davy, un físico famoso; tomó notas, las encuadernó en la imprenta y se las obsequió al sabio. Éste, impresionado, lo contrató como ayudante de laboratorio. Ahí inventó el motor y el transformador. Su idea más brillante, que sirvió a Maxwell para entender la electricidad y el magnetismo, fue la de líneas de fuerza, hoy llamadas líneas de campo. Mucho después, cuando le preguntaron a Davy cuál había sido su mayor descubrimiento, respondió sin dudar: “Faraday”. Para trazar las líneas de campo correspondientes a un conjunto de cargas, imaginemos una carga adicional positiva, llamada carga de prueba, y veamos qué fuerzas de atracción y de repulsión recibe en cada posición del espacio. La dirección de la fuerza resultante o conjunta, es la de la línea de campo; y el cociente entre esa fuerza y la carga de prueba es la intensidad de campo en ese lugar. Por ejemplo, las líneas de campo correspondientes a una única carga positiva son líneas rectas radiales. Los puntos negros indican diferentes posiciones de la carga de prueba, que recibe fuerzas de repulsión, más débiles cuando está lejos. Las líneas de campo de más de una carga se obtienen al considerar todas las fuerzas que actúan sobre la carga de prueba. La intensidad del campo eléctrico se expresa en N/C, newton por cada coulomb, Se verá más adelante que eso es lo mismo que V/m, volt por cada metro. Se designa con la letra E. La polarización es la separación de las cargas eléctricas en positivas por un lado y negativas por otro. Por ejemplo, si frotamos un peine, posiblemente, se cargue negativamente. Al acercarlo a un delgado chorro de agua, el peine atrae las cargas positivas y rechaza las negativas. Como las positivas están, ahora, más cerca del peine, la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión que actúa sobre las cargas negativas, más alejadas. Predomina, entonces, la atracción, y el chorro se desvía. Éste es un caso de polarización. Es posible, a partir de un cuerpo cargado negativamente, obtener otro cargado positivamente. En los cuerpos que conducen bien la electricidad, las cargas de la misma polaridad, al rechazarse, se ubican en los contornos, y especialmente, en las puntas. Eso es útil para proteger los edificios de descargas atmosféricas violentas. Las cargas se acumulan en las puntas del par

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libro de electricidad
285 pag.

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