La carga electrostática es el intercambio de carga que ocurre cuando dos superficies entran contacte o separar. El artículo trata sobre qué es la carga electrostática y cómo encontrarla.
El concepto electrostático se originó a partir de una fuerza sin contacto que las cargas emplean entre sí. Significa las propiedades de las cargas que se mueven más lentamente, ya que la fuerza entre ellas es grande. La ley de Coulomb describe esa fuerza como "fuerza electrostática" que provoca el intercambio de carga.
La carga se mueve lentamente cuando está en un estado electrostático o equilibrio estático. Ocurre cuando nos frotar las superficies de dos objetos y luego la carga en cada superficie se transfiere a otra superficie. Antes de frotar, cualquier objeto está en un estado neutral. es decir, su átomo tiene igual número de cargas positivas o negativas.
Pero cuando frotamos las superficies, ganó electrones o protones adicionales. Cuando las partículas reciben más iones positivos que negativos, se convierten en partículas cargadas positivamente. En estas partículas, el número de protones es mayor que el número de electrones. Mientras que, cuando las partículas adquieren más iones negativos, se convierte en partículas cargadas negativamente, como los electrones.
Ejemplo electrostático
Supongamos que frotamos la varilla neutra y la tela de seda entre sí. La carga negativa se mueve de la varilla a la tela de seda y la carga positiva de la tela de seda se mueve a la varilla. Así es como la carga neta negativa de la tela de seda contrarrestaba la carga neta positiva de la varilla. Es una condición electrostática, mientras que la fuerza responsable de tal condición se llama 'fuerza electro-estática'.
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Cargos iguales o cargos similares se oponen entre sí. es decir, negativas carga repele carga negativa o positicarga cinco repele la carga positiva. Mientras que las cargas diferentes se atraen entre sí, es decir, carga positiva atrae carga negativa. A pesar de que las cargas se atraen o se repelen, todavía se unen entre sí dentro del átomo debido a otra fuerza sin contacto llamada 'fuerza nuclear», que es más fuerte que la fuerza electrostática.
Leer más sobre Tipos de fuerzas.
¿Cuál es la carga de la fuerza electrostática?
La carga en la fuerza electrostática es la carga similar o diferente que causa rfuerza epulsiva y atractiva.
La fuerza electrostática es repulsiva o atractiva, operando entre partículas cargadas iguales o diferentes. Es repulsivo si las partículas cargadas después de un intercambio tienen la polaridad exacta. Si tienen polaridad opuesta, entonces la fuerza electrostática es atractiva.
Como la carga es una propiedad fundamental de la materiar, cada uno de sus componentes posee una carga con un valor que puede ser cero, positivo o negativo. El protón, una partícula con carga positiva, está unido al núcleo atómico por fuerza nuclear fuerte, mientras que el electrón, una partícula cargada negativamente, se mueve cerca del núcleo. Eso significa que el signo de partículas cargadas indica si el átomo tiene electrones adicionales y falta de electrones.
La fuerza electrostática entre un protón positivo y un electrón negativo dentro del átomo es responsable de la fuerza del átomo. Ejerció sobre una distancia de 10-6m, que es la décima parte del diámetro de un núcleo atómico.
- Supongamos que una materia posee las cargas positivas y negativas exactas, la fuerza entre cargas tiene carga neta cero.
- Si dos cargas que interactúan, ya sea positiva y positiva o negativa o negativa, la fuerza electrostática entre las cargas es repulsiva y tiene un signo '+' positivo. La fuerza repulsiva positiva entre dos cargas es débil. Por eso, fuerza nuclear es necesario para vincular ambos cargos.
- Si dos cargas que interactúan son positivas y negativas, la fuerza electrostática entre las cargas es atractiva y tiene un signo '-' negativo. La fuerza de atracción negativa es suficiente para unir dos cargas diferentes.
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¿Qué es la Primera Ley de la Carga Electrostática?
La ley de atracción y repulsión de Coulomb es la primera ley de la carga electrostática.
La fuerza electrostática se llama 'fuerza de Coulomb' como se define por Ley de Coulomb que dice,
“La magnitud de la fuerza electrostática entre dos cargas es directamente proporcional a la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.”
La fuerza electrostática o Fuerza de Coulomb entre dos cargas que interactúan q1 yq2 separados por la distancia r es,
F ∞ q1q2/r2
F=keq1q2/r2
Donde la constante de proporcionalidad ke son los constante de culombio.
ke es igual a 1/4πɛ0
Mientras que el ɛ0 es una constante eléctrica que tiene un valor de 8.85 x 10 -12 C2/Nuevo Méjico2
y π= 3.14
Sustituyendo todos los valores,
ke= 1/4 * 3.14 * 8.85 * 10-12
ke = 9 x 109 Nm2c-2
De (*), aprendimos que la fuerza de la fuerza electrostática cambia alertando las siguientes dos variables:
La magnitud de ambas cargas
Cuanto más cargamos un objeto, mejor se atrae o se repele. Supongamos que asumimos cargas positivas en dos barras. Si frotamos poco ambas varillas, apenas aumentó la magnitud de las cargas positivas sobre ella. El frotamiento mejora la fuerza de la fuerza electrostática entre dos cargas positivas para que las cargas se repelan más. Si una de las varillas gana una carga positiva y la otra gana una carga negativa, ambas varillas se atraen debido a la transferencia de carga diferente después del roce.
La distancia entre cargas
Cuanto más elevamos la distancia, menos cargas se atraen o se repelen entre sí. Si las varillas se acercan una a la otra después de frotarlas, se atraen o se repelen más según la fuerza de la fuerza electrostática aumenta debido a la pequeña distancia entre cargos. Pero la fuerza electrostática se vuelve cercana a cero cuando elevamos la distancia entre las cargas a un valor infinitamente grande.
Como la ley de atracción o repulsión de Coulomb es la ley del cuadrado inverso, Es decir, fuerza inversamente proporcional a la distancia, idéntico a Ley de gravitación de Newton. La fuerza de culombio o electrostática es más fuerte que la fuerza de gravedad, pero ambas fuerzas sin contacto disminuyen con la distancia. Sin embargo, el fuerza de gravedad es atractiva, pero la fuerza electrostática es repulsiva o atractiva.
La magnitud y el signo de la fuerza electrostática se describen por las dos cargas que interactúan dentro de un átomo en lugar de la masa de un objeto.
¿Cómo encontrar la carga de electrostática?
La carga de la electrostática se descubre por la ley de conservación de la carga.
La ley de conservación establece que las cargas eléctricas no crean ni destruyen después del roce; se transfieren de una superficie a otra. Conduce a transformaciones en la polaridad de un objeto donde se transfiere la carga, y esta carga transferida se conoce como la 'carga electrostática'.
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Según el ley de conservacion de la carga, q = ne
Mientras que n es un número entero positivo y negativo depende de un signo de carga, y e es una carga electrónica que tiene un valor de 1.60 x 1019 C.
Entonces, un protón que tiene un signo positivo, tiene valor q = + 1.60 x 1019 C y un electrón de signo negativo, tiene valor q = -1.60 x 1019 C.
Ejemplo electrostático
Introducimos las cargas positivas o negativas en el objeto neutro que tiene carga neta cero, es decir, q = 0
Supongamos que acercamos una barra cargada positivamente con carga neta +q = 6e a la esfera neutra. La barra cargada positivamente tiene seis protones que se alejan unos de otros ya que es repulsiva. Por lo tanto, sus dos protones se transfieren a una esfera neutra, haciéndola cargada positivamente con carga neta +q = 2e, mientras que la carga neta de la varilla se convierte en +q = 4e.
Los cargos totales del sistema de carretera y esfera antes del traspaso son 6e, y después del traspaso es 6e. Así es como se conservan las cargas totales del sistema, y podemos descubrir una carga electrostática después de la transferencia.
Lea más sobre las Leyes de Conservación.
¿Cuál es la unidad de carga electrostática?
La unidad de carga electrostática es el Culombio (abreviado como C).
La unidad del sistema electrostático se usa para medir cantidades eléctricas como corriente, voltaje y carga. La fuerza ejercida sobre otras cargas definía la carga electrostática en la unidad electrostática. La unidad SI de carga electrostática es Coulomb (C), y la unidad CGS es Estatculombio (estadC).
1 C = 3.3 x 10 -10 estadísticaC.
En Unidades del Sistema Internacional (SI), las cargas se derivan de la ley de atracción o repulsión de Coulomb, asumiendo la permitividad como una cantidad adimensional. los Centímetro-Gramo-Segundo (CGS) unit, como statcoulomb, también se conoce como el unidad de carga electrostática (esu) or franklin (fr).
La razón principal para expresar la carga electrostática en la unidad CGS es expresar otras leyes del electromagnetismo.
Lea más sobre las unidades SI.
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