2. 1. Otra propiedad de la materia: la
electricidad.
• Tales de Mileto (640-546 a.C.) observó que un trozo de ámbar
(elektron en griego), previamente frotado con una tela, atraía
plumas pequeñas y trocitos de paja.
• William Gilbert, a finales del siglo XVI, clasificó las sustancias en
conductoras y aislantes, comprendió la diferencia entre electricidad
y magnetismo y explicó el comportamiento de las brújulas.
• Charles du Fay, en 1733, sugiere la existencia de dos tipos de
electricidad a las que llama vítrea y resinosa.
• En 1746, Peter van Musschenbroek, que trabajaba en la
Universidad de Leiden (Holanda), consiguió almacenar electricidad
en una botella con agua: botella de Leyden.
3. El signo de la electricidad:
• Benjamin Franklin, siglo XVIII, sugirió un
modelo basado en la existencia de un
fluido eléctrico, para explicar lo que en la
época se conocía de la electricidad:
propuso que todos los cuerpos tienen una
cantidad “normal” de fluido eléctrico y que
cuando se frotaban, parte de él pasaba
de uno a otro.
• Un cuerpo quedaba cargado con cierta
electricidad positiva, y el otro con la
misma cantidad negativa. Decidió de
forma arbitraria llamar positiva a la
electricidad vítrea de Du Fay y negativa a
la resinosa.
4. 2. El descubrimiento del electrón
• El experimento de Thomson: En
1897 el físico inglés estudiaba
el comportamiento de ciertos
gases, a muy baja presión,
cuando se encontraban entre
dos placas metálicas cargadas
con signos contrarios.
• El recipiente se llama tubo de
rayos catódicos.
• Las placas cargadas se llaman
electrodos.
• Electrodo negativo: cátodo.
• Electrodo positivo: ánodo.
5. Thomson dedujo que se emitía una radiación constituida por partículas
con masa y carga negativa, a la que llamó rayos catódicos.
• Los rayos catódicos eran exactamente iguales,
independientemente de la sustancia gaseosa del recipiente.
• Estas partículas, por tanto, se encontraban en el interior de toda
la materia. Recibieron el nombre de electrones.
• Toda la materia contiene partículas portadoras de la electricidad.
• La electricidad es una propiedad de toda la materia.
• La electrización de la materia se debe a la transferencia de
electrones de un cuerpo a otros.
1. Un cuerpo con exceso de electrones: carga negativa.
2. Un cuerpo que pierde electrones: carga positiva.
7. 3. La carga eléctrica. Interacciones entre
cargas.
• Para medir la electricidad definimos la carga eléctrica cuya unidad
en el SI es el culombio (C).
• Principio de conservación de la carga: en un sistema aislado, la
carga neta se conserva.
• Campo eléctrico: espacio que tiene sus propiedades alteradas por
la presencia de un campo eléctrico. Se representa por las llamadas
líneas de fuerza:
8. Interacciones entre cargas. La ley de Coulomb.
• Cualquier carga eléctrica atrae o repele a todas las que le rodean.
• La fuerza con que interaccionan (se atraen o se repelen) dos
cuerpos cargados es directamente proporcional al producto de sus
cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que
las separa.
q1 ⋅ q2
F = K⋅
d2
• F es la fuerza (atractiva o repulsiva) expresada en newtons.
• q1y q2 son las cargas en culombios
• d distancia en metros.
• K constante de proporcionalidad, que el vacío es 9·109
10. La carga y la masa del electrón
• Es frecuente utilizar la carga del electrón como unidad elemental
de carga.
• Carga de un electrón:
− 19
qe = 1,6 ⋅ 10 C
• Masa de un electrón:
− 31
me = 9,109 ⋅ 10 kg
11. 4. Instrumentos de detección y medida
• Medida de la interacción
eléctrica: BALANZA DE
TORSIÓN.
• Si la varilla gira, el hilo tiende a
regresarla a su posición inicial.
Finalmente, se alcanza un
equilibrio, formando un ángulo
con la posición inicial. Este
ángulo es proporcional a la
fuerza que tuerce el hilo.
12. Identificación y medida de la carga eléctrica
• Electroscopio: aparato que se
utiliza para medir la carga
eléctrica.
• Cuando tocamos la esfera
metálica con un cuerpo
cargado, las láminas de oro
se repelen entre sí, al quedar
cargadas con electricidad del
mismo signo. Podemos
determinar si un cuerpo está
cargado y medir esa carga, ya
que el ángulo de separación
de las laminillas es
proporcional a la carga
suministrada.
13. El electroscopio se puede utilizar de dos maneras: tocando
la esfera superior con el cuerpo eléctricamente cargado, o
acercándolo sin tocarla.
• Conducción • Inducción
14. 5. La electrización en nuestra vida
• Las manifestaciones eléctricas de la materia se deben a
la electrización. Pero ¿cómo puede electrizarse, por
ejemplo, la carrocería de un coche? Durante su
movimiento sufre una continua fricción con el aire. Se
trata, por tanto, de una electrización por frotamiento.
• Naturaleza eléctrica de los rayos
• Es una de las descargas electrostáticas de mayor
intensidad
• Se originan cuando hay zonas con diferente carga
eléctrica dentro de una nube, entre dos nubes o entre
una nube y la superficie de la Tierra.
15. Los cristales más pequeños y ligeros ascienden a la parte
superior de la nube y quedan con carga positiva, y los más
pesados en la parte baja con carga negativa.
• Esta carga negativa de la
parte inferior de la nube
provoca, por inducción
que la superficie de la
Tierra quede con carga
positiva. A partir de esta
situación puede surgir el
rayo.
16. Si una guía positiva se une a una negativa se produce la
descarga de la parte negativa de la nube: el rayo.
• Es entonces cuando se
produce la brillante luz del
relámpago. El calor generado
eleva la temperatura del aire
circundante hasta los
30000ºC, y esto provoca su
rápida expansión. Al
mezclarse con el aire del
entorno se enfría y se contrae.
Esta rápida contracción y
expansión produce ondas
sonoras: el trueno, que se
propaga a 340 m/s.
17. • Pararrayos: las puntas agudas, puestas en contacto con
la tierra, tienen la propiedad de descargar los cuerpos
electrizados cercanos y dieron lugar a los pararrayos.
• Caja de Faraday: cuando cargamos un cuerpo metálico,
la carga eléctrica se distribuye por su superficie; por eso,
si el metal forma una caja cerrada, en su interior no
habrá cargas, ni fenómenos eléctricos.