La electrostática se ocupa de las cargas eléctricas estacionarias (sin movimiento) y las fuerzas que ejercen entre sí, es decir, sus interacciones.
Estudia de los fenómenos causados por la electricidad producida por esas cargas sin movimiento, llamada electricidad estática, observables por los humanos en su entorno.
Es una rama de la física
Indice de Contenidos
¿Qué es la Energía Electrostática?
La electrostática se refiere a los fenómenos electromagnéticos que ocurren cuando no hay cargas eléctricas en movimiento sobre o dentro de un material determinado.
Cuando la energía electrostática se acumula en un material determinado, se denomina «carga estática» o «electricidad estática«.
La cantidad de carga estática que puede contener un objeto depende de las propiedades físicas del material con el que está construido.
Las cargas electrostáticas pueden plantear riesgos de seguridad tanto directos como indirectos.
Un riesgo directo es simplemente el dolor que puede experimentar un trabajador al sufrir una descarga electrostática sobre su cuerpo.
Los riesgos de seguridad indirectos incluyen el potencial de una descarga estática para crear una chispa, que luego podría provocar un incendio en un entorno inflamable.
Las descargas electrostáticas también pueden dañar equipos electrónicos sensibles, lo que podría tener consecuencias negativas para la seguridad si el equipo tiene una función de seguridad.
El peligro más importante que plantean las descargas electrostáticas es probablemente el peligro de que la descarga genere una chispa que provoque un incendio o una explosión.
Cualquier lugar de trabajo que tenga una atmósfera explosiva, como entornos con altos niveles de gases petroquímicos o altos niveles de polvo en el aire, y los ambientes inflamables requieren una protección contra descargas electrostáticas.
Debido a que la fricción entre dos materiales puede crear suficiente carga estática para provocar una chispa, es posible que los trabajadores también deban usar guantes antiestáticos cuando trabajen en estos entornos inflamables.
Atracción y Repulsión de Cargas
Cuando te cepillas el pelo en un día frío, ¿por qué se te eriza de repente?
Parece magia, pero en realidad es causada por electricidad estática.
Comprender la electricidad estática le permite comprender cómo interactúan entre sí los diferentes tipos de cargas eléctricas.
Las cargas en los objetos provienen de pequeñas partículas subatómicas llamadas electrones y protones.
Sólo hay dos tipos de carga eléctrica : positiva y negativa.
Los electrones tienen carga negativa, mientras que los protones tienen carga positiva.
Estas cargas positivas y negativas ejercen fuerzas entre sí. Sabemos que si dos objetos tienen el mismo tipo de carga, se repelen o empujan entre sí.
Si tienen cargas diferentes (una positiva y otra negativa), se atraerán entre sí.
Ahora, veamos qué le pasó a tu cabello con más detalle.
Cuando lo cepillaste, algunos electrones del cepillo se transfirieron a tu cabello.
Estos electrones adicionales dieron a cada hebra de cabello una pequeña carga negativa. ¡Debido a que tu cabello ahora está cargado negativamente, cada mechón repele a los demás hasta que tu cabello se eriza!
Energía Potencial Electrostática
Una forma de medir los efectos de este tipo de interacciones entre cargas es calcular la energía potencial electrostática de un sistema de cargas.
En general, la energía potencial es cualquier tipo de energía que se almacena dentro de un sistema.
A medida que esta energía almacenada se convierte en energía cinética, el objeto comenzará a moverse y seguirá acelerando hasta que toda la energía potencial se convierta en energía cinética.
Un par de cargas siempre tendrá algo de energía potencial porque si se liberan del reposo, comenzarán a acercarse (si las cargas son diferentes) o a alejarse (si las cargas son las mismas) entre sí.
La energía potencial electrostática es específicamente la energía asociada a un conjunto de cargas dispuestas en una determinada configuración.
La energía potencial (U e ) depende de la cantidad de carga que contiene cada objeto ( q ), qué tan separadas están las cargas ( r ) y la constante de Coulomb (k):
Veamos un ejemplo.
Otro:
Dos pequeñas esferas, ambas con una carga de +0.005 C, están separadas 0.25 metros entre sí. ¿Cuál es la energía potencial electrostática de este sistema de cargas?
La Ley de Coulomb
Esta ley es muy utilizada para realizar cálculos de cargas estáticas, es decir de cargas electroestáticas.
Dice que la fuerza F (en newtons, N) con que dos carga eléctricas q1 y q2 (en culombios, C) se atraen o se repelen es proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (en metros, m) que las separa.
Su fórmula es:
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