Inducción electrostática

Introducción

La inducción electrostática es una forma de electrización que ocurre en materiales conductores, es decir, en aquellos materiales dentro de los cuales las cargas pueden moverse fácilmente.

Vamos a seguir con el ejemplo aquí, para que así podamos entender todo de manera clara:

En este ejemplo, acercamos una barra de metal (y por lo tanto conductora) cargada positivamente a una esfera de metal eléctricamente neutra. 

Vamos a comprender lo que sucede después en la esfera:

• La cargas de signo opuesto a las de la barra ( cargas negativas) van a querer acercarse a ella;

• Las cargas de mismo signo que las de la barra (cargas positivas) querrán alejarse lo más posible de ella.

El fenómeno de electrización que ocurre en la esfera es llamado electrización por inducción! 

Todavía hay otras dos formas de electrizar un material (electrización por fricción y de electrización por contacto), pero no hablaremos de ellas aquí.

De los tres tipos de electrización, la electrización por inducción es la única que no deja el cuerpo permanentemente cargado. Las cargas se dividen, pero esto ocurre sólo mientras la barra cargada está cerca!.

Problemas con cortezas esféricas

Ahora, vamos a analizar problemas que involucran cortezas esféricas. Usualmente suelen confundir un poco pero relájate, haré lo posible para que eso no te suceda!

Vamos a ver algunos ejemplos para que estés tranquilo! =)

Comenzando con un ejemplo donde la corteza esférica es neutra:

Antes de comenzar a resolver, usted debe preguntarse: ¿la corteza es de un material conductor?

Recuerde: si la corteza no es conductora, las cargas simplemente no pueden moverse de manera libre, por lo que la inducción prácticamente no va a ocurrir.

Ahora, voy a señalar cada punto que necesitas entender sobre la figura de arriba.

• En el interior de la corteza esférica, tenemos una pequeña carga positiva de \(3 C\), que, por inducción, traerá las cargas negativas de la corteza a la superficie interna.

• En el exterior de la corteza esférica, tenemos una carga de \(-2 C\), que va a “halar” las cargas positivas a la superficie externa de la corteza.  

Hasta ahí todo bien. A veces hay preguntas que te hacen explicar cuánta carga se induce por fuera y por dentro de la corteza. 

El razonamiento, en este caso, es el siguiente:

• En el interior de la corteza, la carga positiva induce una carga de mismo módulo y signo opuesto al de la superficie interna, es decir, \(-3 C\).

• En el exterior, sobra una carga \(+3 C\), ya que la corteza esférica es neutra.

Lo que ocurre, sin embargo, es que la forma en que las cargas se distribuyen en la superficie externa es alterada por la presencia de la carga negativa \(-2 C\).

Entonces, la corteza comienza y termina neutra.

La carga interna fue quien determinó la cantidad de carga que se induce en la parte interior y la carga externa no influye en las cuentas, sólo cambia la distribución de las cargas en la parte exterior de la corteza.

Complicando un poco más…

Ahora supongamos que la corteza esférica ya comienza cargada.

En ese caso, debemos proceder de forma muy parecida, considerando lo siguiente:

• El cuerpo interior induce en la superficie interior de la corteza una carga del mismo módulo y la signo opuesto (y esta es independiente de la carga inicial de la corteza).

• La carga que sobra se distribuye por el resto de la corteza esférica

• La carga en la parte exterior de la corteza sólo sirve para cambiar la distribución de las cargas, sin cambiar la carga total en el exterior y en el interior.

La idea es la misma cuando consideramos múltiples cortezas, una dentro de la otra. Podrás entender mejor lo que digo en los ejercicios.

#VamosAPracticar ;)