electrostática

La electrostática es la rama de la física que estudia las cargas eléctricas en reposo, las fuerzas entre ellas y los campos eléctricos que generan. Su marco teórico se basa en la ley de Coulomb y en el concepto de campo eléctrico, que describe la influencia de una carga sobre otra situada a distancia.

Con la ley de Coulomb, la magnitud de la fuerza entre dos cargas puntuales q1 y q2 separadas por una distancia r es F = k q1 q2 / r^2, con k ≈ 8.9875×10^9 N·m^2/C^2. Esta relación implica una interacción a distancia y una dependencia de la inversa cuadrática de la distancia. El campo eléctrico E se define como la fuerza por unidad de carga: E = F/q. El campo de múltiples cargas se obtiene por superposición.

El potencial eléctrico V está relacionado con E mediante E = -∇V y determina la energía potencial de una carga: U = qV. El trabajo realizado para mover una carga entre dos puntos es ΔW = qΔV.

Conductores y aislantes: en equilibrio electrostático, el interior de un conductor tiene E = 0 y las cargas se disponen en la superficie. Los aislantes pueden sostener cargas en su interior. Las distribuciones pueden describirse por densidades de carga: ρ (volumétrica), λ (lineal) y σ (superficial).

Aplicaciones: la electrostática es fundamental para la capacitancia y los capacitores, la depuración de campos en precipitadores electrostáticos, pinturas y procesos de impresión electrostática, entre otros usos.

Limitaciones: la electrostática asume cargas en reposo. En situaciones con variación temporal de cargas, deben emplearse las ecuaciones completas de Maxwell, que incluyen campos magnéticos y radiación.