¿Qué estudia la electrostática?

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Se puede definir a la física como la ciencia encargada de estudiar y analizar las características y propiedades que presentan tanto la materia como la energía, así como también se centra en evaluar los diversos fenómenos que surgen a partir de la interacción de ambos elementos anteriormente mencionados.

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Motivo por el cual diversos especialistas y autores han decidido interpretar el concepto de la física como; la disciplina que se centra en estudiar y describir los fenómenos de la naturaleza.

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En base a ello, el campo de estudio de la física se encuentra abarcado por una extensa variedad de tópicos y premisas que, en teoría, se encuentran resumidas en múltiples disciplinas, especializaciones y áreas de estudio de esta ciencia base. No obstante, si observamos la actual clasificación de las ramas de estudio de la física, podemos observar que gran parte del estudio de las especializaciones y disciplinas se encuentra estructurado en base a grandes bloques académicos entre los que se pueden destacar a; la física atómica, la física nuclear y por supuesto a la física teórica.

¿Qué es la electrostática?

Es necesario hacer un breve repaso de ciertos términos y conceptos básicos de la física para poder abordar con mayor detenimiento los diversos elementos que conforman el campo de estudio de la electrostática. Entre todos conceptos básicos de esta disciplina se hace un especial énfasis a:

  • La electricidad: Se puede definir como el fenómeno físico que se manifiesta a partir de la atracción o repulsión entre partículas con carga eléctrica.
  • La corriente eléctrica: Se refiere al continuo movimiento que presentan las partículas con cargas eléctricas en un sistema determinado (Su unidad métrica es el Amperio)
  • Las cargas eléctricas:Es la propiedad o característica física de las partículas que se expresa por medio de la atracción o repulsión hacia otras partículas, en base a sus correspondientes cargas.
  • El magnetismo: Se puede describir como el fenómeno físico por el cual los cuerpos manifiestan una fuerza de atracción o repulsión entre sí.
  • El campo eléctrico: Es el campo físico que describe las interacciones que presentan los cuerpos con características y propiedades eléctricas. En otras palabras, es donde se encuentra la fuerza eléctrica de un sistema.

A partir de acá se puede comprender el estrecho nexo que existe entre el fenómeno eléctrico y el fenómeno magnético, siendo esta la principal razón por la cual surge el campo del electromagnetismo como uno de los temas más importantes de la física moderna. Esta área de estudio se puede definir como la disciplina encargada de estudiar, describir y unificar los principios teóricos en los que se basan ambos fenómenos naturales en un solo campo de estudio.

Por lo que, al igual que otras ramas de estudio, el campo de académico del electromagnetismo se encuentra estructurado en base a dos grandes bloques; la electrodinámica y la electrostática. La primera, tal como su propio nombre lo puede indicar, se refiere a la disciplina encargada de estudiar la relación e interacción que existe entre las cargas eléctricas que pertenecen a un sistema en constante movimiento, es decir, un sistema dinámico. Por otro lado, la electrostática es la especialidad centrada en estudiar la interacción de las cargas eléctricas en un estado de equilibrio.

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A fin de complementar y profundizar el concepto anteriormente expuesto, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal de Khan Academy Español, en donde se muestra brevemente los principios teóricos de la electrostática, es decir, la definición de las cargas eléctricas, su respectiva medición y las posibles interacciones que pueden existir en un sistema.

¿Qué estudia la electrostática?

Tal como hemos mencionado anteriormente, la electrostática es la rama del electromagnetismo que se encarga de estudiar las interacciones que presentan los cuerpos cargados eléctricamente en un sistema en reposo (es decir, en un sistema en equilibrio).  Generalmente el estudio de esta disciplina se encuentra relacionado en gran parte con el concepto de la electricidad estática, fenómeno que se produce por el exceso de cargas eléctricas en un objeto y que, en algunos casos, puede llegar a producir una descarga eléctrica al contacto con otro objeto.

A grandes rasgos, el estudio de la electrostática se encuentra principalmente abordado por el análisis y uso de la ley de Coulomb, la cual se encarga de describir e interpretar la fuerza que existe entre dos cargas eléctricas en reposo. De un modo concreto, esta ley nos permite comprender el módulo, la dirección y el sentido del vector de la fuerza eléctrica que se produce entre dos cargas puntuales posicionadas a una distancia determinada en el plano.

Del mismo modo, es necesario mencionar que, además de la carga eléctrica (como característica básica de la materia), existen otros fenómenos electrostáticos que son ampliamente abordados por el estudio de esta disciplina, entre ellos se destacan principalmente a:

  • Principio de conservación de la carga: Tal cual su propio nombre lo puede indicar se refiere al principio de equilibrio entre las cargas eléctricas disponibles en un sistema, es decir, la cantidad total de cargas positivas producidas es y deberá ser igual a la cantidad de las cargas negativas, por ende, la cantidad total de la carga eléctrica de un sistema permanece constante.
  • La electrización: Se refiere a la acción de perder o ganar cargas eléctricas en  un cuerpo eléctricamente neutro. Este fenómeno puede ser apreciado por medio de dos formas; por roce o frotamiento (frotando dos cuerpos con cargas neutras para generar uno con carga positiva y otro con carga negativa) y por contacto (cuando un cuerpo neutro recibe un impacto directo con otro previamente cargado, quedando ambos con el mismo tipo de carga eléctrica).

Usualmente esta área de estudio es abordada principalmente en el ámbito universitario como un pilar indispensable para la enseñanza y la comprensión de la física eléctrica, razón por la cual es motivo de estudio de gran parte de las ingenierías y carreras relacionadas con la ciencia como lo pueden ser la biología, la química y por supuesto, la física.

Con la finalidad de apreciar un poco más el concepto y la aplicación de la ley de Coulomb, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal de Vitual, en donde se explica brevemente la metodología a seguir para resolver y analizar un problema básico de la física eléctrica basado en la ecuación de la ley de Coulomb.

¿Cómo se estudia?

Similar al resto de las disciplinas pertenecientes al campo de estudio de la física, el ámbito académico de la electrostática se encuentra abarcado por los correspondientes cinco años de estudio de la licenciatura en física. De hecho, en algunas instituciones universitarias el estudio de tanto la electrodinámica como el de la electrostática se en encuentra cubierto por el ciclo básico de la carrera.

No obstante, al igual que otras ramas de la física, el enfoque, estudio y la aplicación de tanto el electromagnetismo como de la electrostática puede ser abordado por los diversos campos de estudio de la ingeniería, generalmente con la finalidad de emplear los principios de la física eléctrica para desarrollar sistemas que permitan optimizar o mejorar ciertos procesos de la sociedad, es decir, para la creación de nuevas tecnologías.

Usualmente el estudio de esta disciplina guarda un papel de gran importancia para ramas de la ingeniería como; la ingeniería eléctrica, la ingeniería en computación, la ingeniería mecánica, la ingeniería en sistemas y la ingeniería informática. De hecho, tanto la electrostática como la electrodinámica representan los pilares más básicos para la comprensión teórica y práctica de los fundamentos de la robótica.

En caso de que desees indagar un poco más en esta área de la física o, en su defecto, quieras repasar o practicar con ejercicios de la materia, te recomendamos revisar el apartado de electrostática en la página de ingemecánica, ya que acá podrás encontrar un extensa tabla de contenidos que te servirá tanto para repasar los principios de esta disciplina como para resolver y practicar diversos problemas (tanto conceptuales como analíticos). Siguiendo esta misma tendencia puedes revisar electrostática de Khan Academy, en donde puedes encontrar diversos vídeos y ejercicios referente a las bases de la asignatura y su respectiva relación con otras áreas de la física.

Por último, si lo que buscas es un poco más de información técnica, te sugerimos revisar los apuntes de las leyes básicas de la electrostática de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad de la Plata (UNLP), debido a que en este fragmento se encuentra abarcado gran parte de la temática explicada en la física eléctrica.