Ensayo 1 - Electricidad y magnetismo - Carlos Cárdenas (2)

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Carga eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad indispensable en el ámbito de la electricidad y el magnetismo. Su importancia se puede comparar con la de la masa en la cinemática puesto que sin ella, dicha área de la física no podría existir. Esta carga eléctrica es la responsable de cualquier interacción electrostática como el ejemplo de los “toques” que suceden cotidianamente cuando tocamos un metal y éste nos transfiere su energía negativa en forma de choque eléctrico. Dichas cargas pueden comportarse negativa o positivamente y de aquí se desprende el concepto de que dos cargas positivas se repelen, al igual que dos cargas negativas; y que una carga positiva y una negativa se atraen. En el momento en que ocurre este fenómeno, muchas veces no es posible visualizarlo del todo, así que se recurre a analizar lo que sucede a nivel atómico. Y es que, los cuerpos pueden tener una carga tanto positiva, como negativa o neutral y esto lo determinará el nivel de electrones que un átomo haya ganado o perdido, a lo cual recibe el nombre de ionización. De lo anterior, se relaciona el principio de conservación de la carga, que explica que “La suma algebraica de todas las cargas eléctricas en cualquier sistema cerrado es constante” lo que quiere decir que la carga no se crea ni se destruye, sino que se transfiere de un cuerpo a otro. Otro principio a considerar es que “La magnitud de la carga del electrón y del protón es la unidad natural de carga” diciéndose que la misma está cuantizada y por ello, la carga eléctrica tiene un límite en el que no puede dividirse a niveles menores de los de un protón o neutrón.
Fuerza Eléctrica
La fuerza eléctrica aparece cuando interactúan dos o más cargas y ésta depende de las cargas tanto como su valor, como de su signo y de la distancia que las separa. De este concepto surge la ley de Coulomb, enunciada por Charles Coulomb partiendo de la observación de que podía dividir la carga de una esfera al ponerla junto a otra con carga neutra. 
Dicho personaje, encontró entonces una tendencia entre las cargas y con ello elaboró su ley que dice que “La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente prop
orcional al cuadrado de la distancia que las separa”.
Sin embargo, cabe mencionar que esta ley fue hecha para analizar cargas en reposo y en el vacío debido a que la fuerza que se obtiene puede resultar alterada si se encuentra materia entre ellas.
También se ha establecido un principio llamado superposición de fuerzas, que a diferencia de la ley de Coulomb, habla sobre cómo interactúan más de dos cargas sobre otra. Es así como se realiza una suma vectorial de las fuerzas. Es entonces recomendable realizar un diagrama de cuerpo libre donde se pueda ubicar las direcciones de las fuerzas involucradas para una mayor comprensión del problema que se está resolviendo.
Campo eléctrico
La fuerza eléctrica actúa a distancia, al igual que la fuerza de gravedad. Esto tiene su fundamento en que al encontrarse una partícula cargada, ésta generará a lo que se llama campo eléctrico y entonces se dice que “modificará de algún modo las propiedades del espacio que lo rodea” aun si en el espacio se encuentran puntos sin carga alguna. Sin embargo, si una carga se encuentra dentro de ese campo eléctrico, ésta “detectará” la fuerza de dicho campo y a su vez generará otro campo que repercutirá como fuerza con dirección hacia la primera carga mencionada. Resulta un sistema muy complejo y emocionante pues, un campo eléctrico suele comprender a su vez, a varias otras cargas que responden a esta fuerza representada como “estímulo” y dan lugar a que se genere otra, u otras fuerzas resultantes que a su vez se entrelazarán con las generadas por otras cargas en el espacio. De ello cabe señalar que en todo lo que hacemos están presentes los conceptos antes señalados. De lo anterior, cabe resaltar un principio general que menciona que la fuerza que ejerce el campo eléctrico de una carga, no puede ser ejercida sobre el mismo cuerpo.
Ahora puede surgir una pregunta que es: ¿cómo saber que en cierto espacio hay un campo eléctrico o no? Para ello, se utiliza una carga de prueba, esto es, una partícula con una ligera carga positiva cuyo campo eléctrico no genera fuerza suficiente como para alterar su entorno; y, si se detecta que esta carga de prueba ha recibido alguna fuerza, entonces existe un campo eléctrico.
La intensidad del campo eléctrico sobre una carga de prueba podrá determinarse mediante la expresión matemática que afirma que “el campo eléctrico en cierto punto es igual a la fuerza eléctrica por unidad de carga que una carga experimenta en ese punto”.
Pero entonces esa carga puntual también experimentara un campo eléctrico cuya dirección dependerá del signo de dicha carga. Si la carga es positiva, el campo adoptará una dirección que se alejará de la misma; sin embargo, si es negativa, el campo apunta con dirección hacia la carga. Aquí, es importante resaltar que está dirección girará en torno a la carga mediante vectores infinitos que conectarán hacia puntos también infinitos.
Ley de Gauss de electricidad
La ley de Gauss para la electricidad es una equivalente a la ley de Coulomb, pero de manera más generalizada. Aquí se analiza una relación entre el campo y la carga eléctrica de un cuerpo cerrado.
Su fórmula es: 
 (
Flujo del campo eléctrico
)
Donde es la misma constante que en la ley de Coulomb y Qencl es la carga neta dentro del cuerpo.
Dicha ley nos enuncia que una carga puede ser encerrada por una superficie imaginaria, que es la que encierra al cuerpo en sí y el flujo que esta encierra se relaciona con su carga total, dando como resultado la ecuación que anteriormente se mencionó.
Es importante mencionar que aunque esta fórmula sea una equivalente a la ley de Coulomb, no significa que una de las dos tenga que ser estrictamente inútil, sino que la ley de Gauss puede ser de utilidad para procedimientos más avanzados.
Energía eléctrica y Potencial Eléctrico
Dada la situación en que se presente un campo eléctrico, habrá alguna partícula dentro de esté a la que le esté aplicando un trabajo, y con ello podrá determinarse el potencial eléctrico generado. Cabe mencionar que cuando se aplica una fuerza a la partícula, ésta se moverá y es como se dará paso a la existencia de un trabajo. A su vez, el trabajo puede expresarse como un cambio negativo en la energía potencial o un cambio en la energía cinética donde el análisis se da entre los dos puntos (inicial y final) de la partícula. Dicho esto, las fuerzas involucradas deben ser conservativas.
A diferencia del campo eléctrico, el potencial eléctrico posee la definición de ser “la energía potencial por unidad de carga” y en relación a una energía potencial de 0, tendrá la relación matemática de:
Sin embargo, cuando haya una diferencia en potencial, como la sufrida al cambiar de un punto “a” a un punto “b”, ésta equivaldrá al trabajo negativo.
Conclusión
A conclusión, es posible afirmar que la electricidad cubre un sinnúmero de elementos que la explican y le dan forma. Tampoco hay duda de que gracias a ella y el continuo pensamiento de mejora del hombre por conocerla, hemos podido formar el mundo tal cual como lo conocemos, pues la energía eléctrica forma parte de la tecnología más moderna que usamos hoy en día. Y no sólo eso, sino que también se ha podido afirmar que la presenciade las cargas eléctricas está hasta en la más simple molécula, tal es el caso de los objetos sólidos cuyas moléculas deben estar cargadas de tal forma que no sea fácil deformarlos.
Fuentes:
http://www.fisicapractica.com/fuerza-electrica.php
http://www.solociencia.com/fisica/carga-electrica-como-define-campo-electrico.htm