electrostáticas

La electrostática es la rama de la física clásica que estudia las cargas eléctricas en reposo y las fuerzas y campos que esas cargas producen entre sí y sobre la materia circundante. Se enfoca en fenómenos en los que las cargas no varían con el tiempo, diferenciándose de la magnetostatica y de la electrodinámica.

Las cargas eléctricas, q, ejercen fuerzas entre sí descritas por la ley de Coulomb: F = k q1 q2 / r^2, donde k es aproximadamente 8.99 × 10^9 N m^2/C^2 y r es la distancia entre las cargas. El campo eléctrico E se define como la fuerza por unidad de carga de prueba, E = F/q, y describe la influencia de las cargas en cada punto del espacio. El campo de una carga puntual es E = k q / r^2 en la dirección radial desde la carga.

La superposición afirma que el campo total es la suma vectorial de los campos debidos a cada carga. El potencial eléctrico V está relacionado con el campo por E = -∇V; para una carga puntual, V = k q / r.

La ley de Gauss, ∮ E·dA = Q_enclosed/ε0, relaciona el flujo del campo con la carga encerrada. En medios, la permitividad ε = ε0 εr modifica la relación entre flujo y carga. En dieléctricos, la polarización reduce el campo efectivo.

Con conductores en equilibrio electrostático, las cargas se disponen en la superficie y el campo interior es nulo; cualquier exceso de carga se redistribuye para anular el campo interno. La capacitancia, C, entre dos conductores describe cuánta carga puede almacenar a una diferencia de potencial: C = Q/V. La energía almacenada en un capacitor es U = (1/2) C V^2.

Las ideas de la electrostática se aplican en pintura y recubrimientos por pulverización, precipitadores electrostáticos, sensores y dispositivos electrónicos, así como en la medición de campos y en el blindaje. Forma parte de las ecuaciones de Maxwell y es válida para cargas en reposo; cuando las cargas varían en el tiempo, deben utilizarse las ecuaciones completas de Maxwell para describir el conjunto.