APLICACIONES ELECTROSTÁTICAS PDF

APLICACIONES ELECTROSTÁTICAS ELECTROSTÁTICAS

HABID EDUARDO SANTIAGO MÉNDEZ

PROFESOR: LIC. BERNARDO NÚÑEZ FÍSICA DE CAMPOS GRUPO ED2

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA  – CUC

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

30 DE SEPTIEMBRE DE 2011

INTRODUCCIÓN

Hoy en día vivimos rodeados de aparatos eléctricos y sorprende pensar que hasta hace más o menos un siglo la electricidad no empezó a formar de la vida cotidiana de las gentes. Sin embargo, la humanidad conoce desde siempre la existencia de un fenómeno eléctrico tan conspicuo como el rayo y la tradición atribuye al filósofo jonio Tales de Mileto (600 a.C.) la observación de que una barrita de ámbar, tras frotarla con una piel, es capaz de atraer pedacitos de materiales ligeros. También son fenómenos eléctricos cotidianos las chispas que a veces saltan al golpear un clavo con un martillo o al peinarse, o el llamado por los marineros “fuego de San Telmo” que iluminaba repentinamente las puntas de los mástiles de los veleros.

Varios de los fenómenos mencionados se deben a la acumulación de cargas eléctricas libres en un cuerpo; de este tipo de fenómenos se ocupa la electrostática, cuyo estudio debe anteceder al de las demás ramas del electromagnetismo, puesto que, en última instancia, todos los fenómenos eléctricos tienen su origen en la repulsión o atracción entre cargas del mismo o de distinto signo.

Como sabemos, la electrostática se refiere a las cargas en reposo como tal, por  lo que en el presente trabajo consideraremos algunas de las aplicaciones de la electrostática.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Proporcionar información útil y eficaz acerca de las principales aplicaciones en las que tiene lugar la electrostática.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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Establecer una listado de las principales aplicaciones relacionadas con la electrostática.

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Brindar información acerca de cada una de las aplicaciones, así mismo como la explicación concreta de la manera en la que esta interviene.

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Orientar a la comunidad estudiantil acerca de la importancia que tiene lugar la electrostática en la actualidad.

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Promover la investigación como una herramienta de desarrollo personal, intelectual y profesional.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES Después de frotar una barra de vidrio, ámbar o ebonita, entre otros materiales, contra un paño o una piel, se comprueba que al acercarla a trocitos de papel, cabellos, etcétera, los atrae. Se dice entonces que la barra ha experimentado una electrización por frotamiento, apareciendo sobre el material una carga eléctrica. En condiciones normales, la materia es eléctricamente neutra, puesto que está formada por átomos y éstos poseen el mismo número de cargas eléctricas positivas (protones) que negativas (electrones). Sin embargo, cuando algunos átomos de un cuerpo adquieren o ceden electrones, el equilibrio se rompe, ya que ahora existirá exceso o defecto de electrones en relación al número total de protones. De acuerdo con esto, la carga negativa corresponde a un exceso de electrones y la carga positiva corresponde a un defecto de electrones, siempre, claro está, en relación al número de protones. El estado de electrización de un cuerpo será tanto más intenso cuanto mayor sea el defecto o el exceso de electrones que presente, y su carga será siempre un múltiplo de la carga del electrón. Cuando se frota una barra de ámbar contra una piel, los pelos de ésta pierden electrones, que pasan al ámbar, el cual queda así cargado negativamente, mientras que la piel adquiere una carga positiva (defecto de electrones). En cambio, si se frota una barra de vidrio contra una tela de seda, es ésta la que arranca electrones al vidrio. En la electrización por frotamiento se cumple siempre que el número de electrones perdidos por un cuerpo es exactamente igual al de los ganados por  el otro (conservación de la carga eléctrica). El primer cuerpo adquiere tantas cargas positivas como electrones perdió. Este fenómeno, lo podemos observar claramente en el rayo, en donde este salta debido a la diferencia de potencial entre una nube y el suelo. Esta

diferencia de potencial se produce porque los cristalitos de hielo de la nube pierden electrones con lo que ésta se carga positivamente.

APLICACIONES DE LA ELECTROSTÁTICA EL PARARRAYOS Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo y canalizar la descarga eléctrica hacia tierra, de modo tal que no cause daños a construcciones o personas. Este artilugio fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin mientras efectuaba una serie de experimentos sobre la propiedad que tienen las puntas agudas, puestas en contacto con la tierra, de descargar los cuerpos

electrizados

situados

en

su

proximidad.

Este primer pararrayos se conoce como "Pararrayos Franklin" en homenaje a su inventor. Se basa en el principio físico del llamado “efecto punta”, el cual cita que las cargas presentes en torno a un conductor no se distribuyen de manera uniforme, sino que más bien estas se juntan en las partes más afiladas y puntiagudas de éste. Por consiguiente, si un objeto puntiagudo es sometido a una fuerte descarga eléctrica similar a la generada por el rayo, entonces la carga se acumulará, sobre todo, en las partes puntiagudas del objeto.  Ahora, las nubes que generan los rayos durante una tormenta están cargadas negativamente en su base, y la tierra que se encuentra bajo ellas está cargada de manera positiva debido al efecto de inducción electrostática; por lo que las cargas negativas de las nubes de tormenta se repelen entre sí, y son atraídas por la carga positiva de la tierra que se encuentra bajo de ellas. De esta forma, debido a que un pararrayos se encuentra conectado a la tierra a través de un cable conductor, sus electrones y los de la nube se repelen y queda cargado positivamente al igual que la tierra bajo la nube.

Pararrayos en La Torre Eiffel.

Inducción electrostática generada en la zona de impacto.

EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF Un artefacto inventado por Van de Graaff en 1931, con el propósito de producir  una diferencia de potencial altísima. El generador de Van de Graaff es una máquina que almacena carga eléctrica en una gran esfera conductora hueca gracias a la fricción que produce una correa sobre unos peines metálicos. Las cargas son transportadas por el peine conectado a la esfera hasta ésta, donde se comienzan a acumular. En primer lugar, cabe aclarar que en este artefacto se produce una diferencia de potencial cerca de los megavoltios (millones de voltios).  Ahora, ¿por qué no nos sucede nada al tocar el generador de Van de Graaff, pese a que éste tiene un voltaje enorme? La razón de esto es que el campo que tenemos en el generador es electrostático. Esto quiere decir que el hecho de estar en electrostática implica que no hay una intensidad que recorra la esfera metálica. Sí que aparece una

intensidad cuando tocamos la esfera y nos convertirnos en un hilo conductor  (recordemos que el cuerpo humano es en su mayor parte agua y además contamos con gran cantidad de diferentes iones, de modo que somos relativamente buenos conductores), pero no sentimos nada extraño salvo que la carga se va a repartir entre el generador y la superficie de nuestro cuerpo (las cargas no se adentran en nuestro cuerpo por tratarse de electricidad estática), y nos “abandonará” por aquellos lugares con terminación más puntiaguda debido al conocido efecto punta, como pueden ser los dedos o lo que es más habitual, el cabello. Un generador de Van der Graaff es lo que se conoce como fuente de corriente o de intensidad. Es decir, una fuente que provoca una intensidad determinada y que hace que ésta no varíe con el tiempo. Es justamente lo contrario a una pila o cualquier otro tipo de batería que son fuentes de tensión, y lo que hacen es proporcionar una diferencia de potencial constante.

Generador de Van de Graaff.

Detalles de las partes de un generador  de Van de Graaff.

XEROGRAFÍA  Asociado a escritura en seco, un proceso inventado en 1937 por Chester  Carlson. Descubrió un material fotosensible que se cargaba de electricidad estática sólo en las zonas expuestas a la luz; por lo que es el principio físico fundamental en el desarrollo de las fotocopiadoras actuales. El proceso de obtención de imágenes electrostáticas tiene lugar sobre una lámina delgada de un material fotoconductor que está apoyado sobre un soporte metálico conectado a tierra. Un fotoconductor es un sólido que por supuesto es buen aislante en la oscuridad pero que resulta capaz de conducir la corriente eléctrica cuando se expone a la luz. En la oscuridad, se deposita carga electrostática uniforme sobre la superficie del fotoconductor. De esta manera, es posible explicar de una manera amena los principios físicos relacionados con la electrostática, que intervienen en la xerografía.

APLICACIONES DE LA ELECTROSTÁTICA EN LA COTIDIANIDAD Muchas de las aplicaciones en la cotidianidad están relacionadas a los aparatos electrónicos y desarrollo de la electricidad, que en la actualidad ocupan gran parte de nuestro campo l aboral y personal. Algunos de estos: 

El radio utiliza un proceso de magnetismo producido por imanes para convertir en sonido las ondas.

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Los motores eléctricos empleados en lavadoras, secadoras, batidoras, etc., tienen un campo magnético que hace que el eje gire y produzca el movimiento que acciona el mecanismo rotor.

CONCLUSIONES

La electrostática como principio físico está presente en el día a día. Es más, la electrostática está en funcionamiento en situaciones simples, como por  ejemplo cuando se quita un envoltorio plástico de un trozo de alimento, y el plástico se pega a nuestro cuerpo; lo cual nos lleva a concluir que mientras que el estudio de la electrostática puede ser bastante complejo, las bases son realmente muy simples y fáciles de explicar, por lo que su estudio está bastante asociado con fenómenos de la cotidianidad.

BIBLIOGRAFÍA



Física, Vol. 2 Raymond Serway. Editorial Mc Graw Hill.



Mentor interactivo, enciclopedia temática estudiantil.



Electrónica Moderna Vol.1 y Vol.2 Editorial Cékit.

Páginas web. 

http://www.unizar.es/icee04/innovadoc/03_CIEET_POSTER_VAN_DE_  GRAAF.PDF



http://www.gestiopolis.com/recursos5/docs/ger/plidemos.htm