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Conceptos Básicos de Electrostática Cargas Eléctricas

Conceptos Básicos de Electrostática

EXPERIMENTO CON CARGAS ELÉCTRICAS EN LA ELECTROSTÁTICA

La palabra electricidad, empleada para designar la causa desconocida que daba a los cuerpos frotados la propiedad de atraer a otros, deriva, justamente, de elektron, nombre que en griego significa ámbar.

Pero la voz electricidad, no usada por los griegos, fue introducida por Guillermo Gilbert (1540-1603), médico de cámara de la reina Isabel de Inglaterra. La soberana le acordó una pensión permanente para que se dedicara a la investigación científica sin preocupaciones económicas.

Gilbert Guillermo

Gilbert Guillermo, Médico

William Gilbert (1544-1603), físico y médico inglés conocido sobre todo por sus experimentos originales sobre la naturaleza de la electricidad y el magnetismo. Nació en Colchester, Essex, y estudió en el Saint John’s College de la Universidad de Cambridge. Comenzó a practicar la medicina en Londres en 1573 y en 1601 fue nombrado médico de Isabel I.

Primeros Experimentos

El doctor Gilbert, que fue el primero en estudiar sistemáticamente los fenómenos eléctricos, descubrió que otras substancias, entre ellas el vidrio, también adquirían por frotamiento la propiedad de atraer trocitos de cuerpos muy livianos.

Esto puede comprobarse acercando pedacitos de papel a los dientes de un peine de material resinoso, seco, después de peinarse con él repetidas veces.

Si a una esferita de corcho, de médula de saúco o de girasol, suspendida de un hilo de seda, se acerca una barra de vidrio frotada, la esferita, por ebfenómeno de inducción electrostática, es atraída por la barra y repelida después del contacto.

Lo mismo ocurre si se hace el experimento con una barra de ebonita.

Si se carga la esferita de un péndulo eléctrico o electrostático, así se llama el aparatito descripto más arriba, tocándolo con una barra de vidrio electrizada, y otro con una de ebonita en las mismas condiciones, se comnrobará. al acercarlas, aue se atraen; pero si ambas se tocan únicamente con la barra de vidrio, o con la de ebonita, en lugar de atraerse, al acercarlas se repelen.

Pendulo Electrostático

pendulo electrostático

De estos hechos y otros análogos se sacaron las siguientes conclusiones:

a) Existen dos estados eléctricos opuestos, o como se dice ordinariamente, dos clases de electricidad, que se ha convenido en denominar vitrea o positiva y resinosa o negativa;

b) Electricidades de distinto nombre, o de signo contrario, se atraen; y del mismo nombre, o de igual signo, se rechazan y

c) Un cuerpo que no manifiesta acciones eléctricas se dice que está en estado neutro.

La electrización de un cuerpo por frotamiento, vidrio por ejemplo, y los dos estados eléctricos o las dos clases de electricidad se explican así: el vidrio se electriza positivamente cuando se frota con una franela porque pierde electrones que los gana ésta, que se carga por ello negativamente.

Como los electrones que pierde un cuerpo los gana el otro, se comprende por qué la carga eléctrica que aparece en ambos es igual; pero de nombre contrario.

Los cuerpos que como el vidrio, la ebonita, el lacre, la porcelana, etc., se electrizan por frotamiento y conservan durante bastante tiempo su estado eléctrico, son malos conductores de la electricidad; los que no se electrizan por frotamiento como, por ejemplo, los metales y el carbono, son buenos conductores de la electricidad.

A los malos conductores se les denomina también aisladores.

Cargas electricas

cargas electricas

Cuadro Sobre Electoestática

cuadro electoestática

En realidad, todos los cuerpos se electrizan por frotamiento, como se comprueba frotando un cuerpo conductor que se sostiene con un mango aislador.

Lo que ocurre en ambos casos es lo siguiente: en un cuerpo mal conductor o aislador, el vidrio por ejemplo, las cargas eléctricas quedan localizadas en el lugar frotado; en un buen conductor no, pues deja pasar el estado eléctrico o la electricidad de un modo instantáneo a través del mismo y a otros conductores o lugares vecinos que estén en comunicación con él.

Conviene tener presente que la primera condición que se requiere para que un cuerpo sea mal conductor de la electricidad aislador de la misma, es que esté muy seco.

Los electricistas no tienen miedo de tocar los cables que conducen la electricidad si están situados sobre madera bien seca, que es un aislador; en cambio no los tocan si están colocados sobre metales otro material conductor; inclusive la madera húmeda, pues b electricidad pasaría a tierra a rravés del cuerpo humano, que es un buen conductor, produciendo trastornos que pueden ocasionar la muerte.

Existen máquinas eléctricas que producen electricidad por frotamiento, que actualmente sólo tienen interés histórico y didáctico.

Ellas se fundan en el hecho, ya explicado, según el cual cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos se electriza positivamente y el otro negativamente.

La primera máquina electrostática de frotamiento fue inventada por Otto de Guericke.

Consistía en una esfera de azufre que giraba alrededor de uno de sus diámetros y se electrizaba frotándola con la mano.

En la obscuridad despedía cierta luz acompañada de ruido.

El término electrostática se emplea para designar la parte de la física que estudia la electricidad estática, es decir, la que está en estado de equilibrio sobre los cuerpos —que se ha tratado en este artículo— para diferenciarla de la electricidad en movimiento, es decir, de la corriente eléctrica.

Gay Lussac Vida y Obra Cientifica y la Ley de los Volúmenes

Gay Lussac Vida y Obra Científica – Ley de los Gases

ÁTOMOS Y MOLÉCULAS: Hasta la aparición de los trabajos de Antoine Lavoisier, la química estaba totalmente dominada por la teoría del flogisto. Los experimentos de Lavoisier transformaron la alquimia en química: una ciencia cuantitativa. John Dalton, en  su   «Nuevo sistema de   la   filosofía  química»   (1808), estableció la «Ley de las proporciones definidas» y la «Ley de las proporciones múltiples«.

Dalton pensó que los átomos de cada elemento tenían un peso atómico característico y que los átomos formaban las unidades que entraban a tomar parte en las reacciones químicas. Pero Dalton no disponía de un método inequívoco de asignar pesos atómicos, y supuso erróneamente que los compuestos más sencillos que pueden formar dos elementos estaban constituidos de dos átomos, uno de cada elemento.

En este sistema, la fórmula del agua se escribirá HO y la del amoníaco NH. En esa época, Gay-Lussac enunció su ley, en la que se estableció que los volúmenes de las sustancias que forman parte de una reacción y la de los productos resultantes, siempre que todos ellos sean gaseosos, están en la relación de los números enteros y sencillos. Hasta 1860 sin embargo, no se aclararon totalmente los conceptos de átomo y molécula, a pesar de que la ley que condujo a ello había sido anunciada por Avogadro en 1811.

Esta ley, que decía que a igualdad de temperatura y presión, un mismo Volumen de cualquier gas contenía el mismo número de moléculas, deshizo los errores aceptados hasta esa época, al establecer que una molécula podía estar formada por átomos iguales. Los trabajos de Avogadro fueron injustamente olvidados hasta la conferencia de Karlsruhe en 1860.

La razón de este desprecio fue la creencia, profundamente enraizada en las mentes más significativas de la época, de que las combinaciones químicas ocurrían en virtud de una cierta afinidad entre elementos distintos. Con los descubrimientos de Volta y Galvani, esta afinidad fue asignada a atracciones de tipo eléctrico. La idea de que dos átomos de hidrógeno pudieran combinarse para formar una molécula H2 repugnaba   a   los   químicos   de   principios   del   siglo   XIX.

OBRA CIENTÍFICA DE GAY LUSSAC:

José Luís Gay-Lussac es conocido, sobre todo, por haber establecido la ley de los volúmenes gaseosos. Probablemente, esto se debe a que esa ley aún lleva su nombre: Ley de Gay-Lussac.

Este célebre científico dijo que cuando los gases se combinan, sus volúmenes mantienen entre sí una relación simple, si sus temperaturas y presiones son constantes.

Estos volúmenes también mantienen una relación simple con los volúmenes de los productos formados, si estos productos son gases. Si los productos formados son sólidos o líquidos, esto último no es aplicable. Por ejemplo: 2 cm3 de hidrógeno se combinan explosivamente con 1 cm3 de oxígeno para formar 2 cm3 de vapor de agua. Estas relaciones entre volúmenes son sencillas.

experimento de Gay Lussac

No ha quedado nada de hidrógeno ni de oxígeno. Pero, cuando el vapor se condensa para formar agua, ocupa un volumen menor Esto fue sólo una pequeña parte del trabajo de Gay-Lussac, pues tuvo una mente muy activa  y, junto a sus descubrimientos en el campo de la física, contribuyó a otros, en la química y en la industria química.

Cientifico Gay LussacGay-Lussac nació en St. Leonard, un pueblo pequeño situado al sur de Francia, y a la edad de 19 años ingresó en la Escuela Politécnica de París. Al salir de ésta, en 1801, comenzó a trabajar en el Departamento de Caminos y Puentes. Inició sus investigaciones cuando fue elegido por Berthollet para trabajar como asistente suyo en los establecimientos químicos del gobierno, en Arceuil.

En 1802, como resultado de sus experimentos con gases, expuso la idea de que todos los gases se dilatan al mismo volumen si se eleva su temperatura en la misma cantidad. Esta idea fue simultáneamente expresada por J. Charles, que trabajaba independientemente. Gay-Lussac también efectuó experimentos para encontrar el coeficiente de dilatación de los gases. Este coeficiente es el volumen hasta el que se dilataría un centímetro cúbico de gas, si su temperatura aumentara un grado centígrado.

El valor que encontró es algo mayor que el valor que ahora se acepta. Después se interesó en el estudio de los vapores, y realizó experimentos para hallar las densidades de algunos de ellos.

Al efectuar estos trabajos, se dio cuenta de que el diseño de termómetros y barómetros distaba de ser perfecto, y consagró parte de su tiempo a introducir mejoras en ellos. Gay-Lussac se preguntaba cómo cambiaría la composición de’la atmósfera con la distancia a la Tierra. ¿Cómo serían afectadas  las  temperaturas?   ¿Cómo   se  comportaría los imanes?.

Tales preguntas lo indujeron a hacer dos ascensiones en globo, para investigar estos problemas. La segunda de estas ascensiones la realizó solo. Junto con Humboldt, analizó una muestra de aire bajada desde 7.500 metros. Gay-Lussac y Humboldt, conjuntamente, descubrieron que dos volúmenes de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para formar agua.

Este resultado hizo que Gay-Lussac se preguntase si otros gases reaccionarían de un modo análogo. En 1808 había reunido suficiente evidencia para demostrar que efectivamente era así. Los gases se combinaban en relaciones de volúmenes sencillas; si los productos de reacción eran gases, sus volúmenes también se encontraban en una relación sencilla con los de los productos reaccionantes.

Un centímetro cúbico de nitrógeno se combinaría exactamente con 3 cm3 de hidrógeno para formar 2 cm3 de gas de amoníaco. Gay-Lussac anunció su ley en 1808. En 1809 fue nombrado profesor de química de la Escuela Politécnica de París (donde él había sido estudiante) y, además, profesor de química del Jardín Botánico.

Desde entonces realizó la mayor parte de sus trabajos de investigación en el campo de la química. Estos trabajos cubrieron muchísimos temas. Probablemente, su contribución más importante fue la que hizo a la industria. Los óxidos de nitrógeno se usan como catalizadores en la fabricación de ácido sulfúrico por el procedimiento de la cámara de plomo. Estos óxidos aceleran la reacción de conversión del bióxido de azufre en trióxido de azufre, el cual se disuelve en agua formando ácido sulfúrico.

Los óxidos de nitrógeno se pueden usar de nuevo, pero en aquel entonces no existía ningún método efectivo para recuperarlos. La primera torre de Gay-Lussac, para su recuperación, fue empleada en 1842. Aún hoy se usan torres análogas para la misma finalidad.

Gay Lussac murió en Paris, el 9 de Mayo de 1850, a la edad de 72 años.

Fuente Consultada:
150 Grandes Científicos Norman J. Bridge (TEXIDO)
Enciclopedia TECNIRAMA De la Ciencia y la Tecnología N°44 Gay Lussac