Cargas y campos eléctricos

Benjamín Franklin, físico estadounidense que vivió en el siglo XVIII, se dio cuenta de que las interacciones eléctricas eran de atracción o repulsión, y de que los cuerpos del mismo tipo (por ejemplo, globos), generan una fuerza de repulsión entre ellos mientras que los cuerpos que se usaron para cargarlos (por ejemplo, cabello), se comportaban diferente.

Franklin hizo cientos de experimentos con diferentes materiales, y en todos los casos sólo identificó dos tipos de cargas eléctricas. A las cargas adquiridas por frotar una barra de vidrio con lana las denominó cargas positivas (+) y a las adquiridas por frotar una barra de plástico con lana las denominó cargas negativas (-). Los cuerpos cargados eléctricamente obedecen a una regla simple:

Cargas del mismo signo se repelen y cargas del signo contrario se atraen.

Posteriormente, con el desarrollo de nuevos conocimientos científicos, se descubrió que los átomos están compuestos por pequeñas partículas llamadas protones, electrones y neutrones.

Se encontró que los protones tienen carga positiva, y los electrones tienen carga negativa. Los neutrones no tienen carga por lo que las partículas con carga no los atraen ni los repelen. En condiciones normales, los cuerpos no tienen carga, es decir, tienen el mismo número de protones y electrones. Los protones de un cuerpo sólido no se trasladan fácilmente a través de él. Tampoco pueden salir del cuerpo con facilidad. Son los electrones que se pierden o se ganan los responsables de la carga eléctrica del cuerpo.

Clasificación de los materiales
Conductores	Aisladores	Semiconductores
Los materiales que permiten el movimiento de las cargas eléctricas a través de ellos. Ejemplo: los metales	Los materiales que retienen las cargas eléctricas sin permitir su desplazamiento hacia otras partes del cuerpo. Ejemplos: el caucho, los plásticos, el vidrio, la porcelana, la mica y el papel.	Sus propiedades eléctricas se distinguen por encontrarse en los conductores y los aisladores. Ejemplos: el silicio, el germanio.

Como se ha dicho, en condiciones normales un cuerpo no tiene carga eléctrica, pues posee un número de electrones igual al número de protones. Entonces ¿Cómo dicho cuerpo podrá adquirir una carga? Cuando dos objetos diferentes se rozan entre sí, los electrones de los átomos entran en contacto y la posibilidad de que brinquen de un átomo a otro aumenta. Cuando esto sucede, el átomo que recibe los electrones tiene un número mayor de electrones respecto a los protones, y se dice que está cargado negativamente. Por el contrario, el átomo que perdió electrones tiene más protones respecto a los electrones, y se dice que está cargado positivamente. Esta forma de cargar eléctricamente a los cuerpos se le conoce como frotamiento.

Supongamos que acercamos un objeto cargado eléctricamente a una esfera metálica, los electrones libres serán atraídos o rechazados hacia un costado de la esfera. Esto significa que del otro costado quedaron átomos de la esfera metálica a los cuales les faltan electrones. Entonces se puede decir que del lado de los electrones la carga es negativa y que del lado opuesto de la esfera la carga es positiva (c). La carga en cada costado de la esfera fue inducida por la presencia de un objeto cargado, es decir, los costados de la esfera se cargaron por inducción.

La interacción entre los cuerpos cargados se realiza a través del campo eléctrico, el cual se define como el medio material que rodea a los cuerpos cargados y hace posible su interacción con otros cuerpos cargados.