Electricidad estática, ¿qué es?

"Electricidad estática" es un nombre bastante pobre para la situación en la que un objeto grande posee una carga eléctrica neta . "Estático", sin nada después, es un mal nombre para "exceso de carga". Todos los objetos hechos de materia ordinaria(*) contienen cargas eléctricas tanto positivas como negativas, del mismo tamaño individualmente, en forma de protones y electrones respectivamente. En la mayoría de los casos, hay un número igual de estos y, por lo tanto, el objeto no posee carga neta . En algunos casos, sin embargo, puede haber un exceso o deficiencia de uno con respecto al otro, es decir, tenemos más electrones que protones, o más protones que electrones, en el objeto, y decimos en esa situación que existe una carga neta. porque la suma de los dos ya no es cero. La razón por la que nover objetos con cargas netas se debe a que las fuertes fuerzas entre las cargas tienden a hacer que encuentren una manera de equilibrar las cosas, por ejemplo, incluso una vez que logra crear una carga desequilibrada en un objeto, cuando está en la atmósfera, tenderá a sangrar o robar electrones (ya que los protones no pueden moverse fácilmente) hacia o desde el aire circundante hasta que vuelva a tener una carga neutra.

La "electrostática" es el caso especial de la teoría electromagnética donde consideramos una situación física en la que hay cargas eléctricas presentes pero no se mueven . Un objeto físico estacionario que sostiene una carga neta de "electricidad estática", que no cambia, es un ejemplo del tipo de situación que se trata en la electrostática. Matemáticamente, consiste en estudiar el problema del cálculo del campo eléctrico$\mathbf{E}$en el caso restringido de las dos ecuaciones de Maxwell de la ley eléctrica de Gauss y la ley de Faraday dadas respectivamente por

$$\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}\ \ \ \ \ \mathrm{and}\ \ \ \ \ \nabla \times \mathbf{E} = \mathbf{0}$$

dónde$\rho$es la distribución de carga en el espacio, es decir, la densidad de carga en cada punto del mismo, y tal que esta distribución no cambia con el tiempo. La primera ecuación dice que las fuentes del campo eléctrico son solo la distribución de carga, y la segunda dice que el campo conserva la energía, es decir, si mueves otra carga en un camino cerrado alrededor de ese campo, terminarás sin energía nueva y sin electricidad. pérdida de energía después de un circuito completo, o dicho de otra manera que puede ser una advertencia útil para cualquier aficionado curioso que pueda estar llegando a esta publicación para no ir por el camino equivocado, que las máquinas de movimiento perpetuo electrostático son imposibles.

"Electrostática" es un término válido y aceptable de usar. Se debe evitar hablar de "electricidad estática", y ya es hora de que dejemos de usar esta palabra. En su lugar, habla de "objetos cargados eléctricamente". En lugar de hablar de una acumulación de "estática", hable de una acumulación de "carga". No hable de dispositivos "antiestáticos" para enganchar a sus manos cuando trabaje con dispositivos eléctricos sensibles, hable más bien de "derivaciones de carga".

(*) Es decir, para excluir la aún poco conocida materia oscura , de la que si sabemos al menos algo, probablemente no contenga cargas, es decir, está formada únicamente por partículas neutras, de lo contrario no sería "oscura", es decir, invisible a la luz, donde "luz" aquí significa todas las formas de radiación electromagnética, tanto visibles como invisibles al ojo humano.

La electricidad estática es el término que se usa cuando la carga no se mueve sino que permanece donde está.

• Si ha frotado sus zapatos sobre una alfombra, es posible que haya dejado carga en la alfombra. Permanece allí y es estático hasta que se le da un camino para moverse (cuando lo tocas)

• Si está cargando un capacitor que consta de dos placas, pronto esas dos placas se llenarán con una carga de signo opuesto. Desconecta los plantes de su entorno pero mantenlos cerca. Esto ahora almacenará la carga y es estática.

• Una batería podría ser el mejor ejemplo. La carga acumulada en el terminal negativo/polo se mueve cuando se le da la posibilidad (cuando se crea un camino hacia el otro terminal). Hasta entonces es estático.

Me sorprende que pienses que el artículo de Wikipedia no responde a tus preguntas.

La respuesta a su pregunta es abierta y podría complementarse con una comparación con la electricidad actual.
En tiempos pasados ​​se pensaba que los dos eran fenómenos diferentes y llevó algún tiempo demostrar que las baterías y los generadores electrostáticos tenían que ver con las mismas cargas eléctricas.

En términos simples, en el laboratorio de demostración, la electricidad estática tiene que ver con voltajes grandes (miles de voltios) y corrientes muy pequeñas (picoamperios) y la electricidad actual tiene que ver con voltajes más pequeños (voltios) y corrientes más grandes (amperios).
Por ejemplo, un electroscopio de pan de oro se puede usar como voltímetro y uno simple solo comenzará a registrar cuando los voltajes excedan varios cientos de voltios.
El voltaje producido por una fuente de alimentación de 1000 V se puede medir con un voltímetro de bobina móvil a través del cual fluye una corriente, pero también con un electroscopio de pan de oro que solo consume corriente hasta que la carga alcanza un valor constante.

Mi mención de corrientes muy pequeñas relacionadas con la electrostática indica que las corrientes fluyen hasta que un sistema alcanza un estado de equilibrio.
La electricidad estática tiene que ver con cargas que residen en aisladores, por lo que una vez que se genera un exceso de un tipo de carga (tiempo durante el cual habrá un movimiento de carga) las cargas no se mueven.
Aquí existe cierta ambigüedad en cuanto a lo que significa el término aislante y, para la electrostática, esto generalmente significa que durante el transcurso de un período de tiempo, la carga no fluye.
Una barra de vidrio se puede cargar frotándola, pero si tiene una capa superficial de humedad, las cargas fluirán, ya que el agua es un conductor razonablemente bueno. La madera es un buen ejemplo de ser conductora cuando se realizan experimentos electrostáticos por el agua que ha absorbido.

Nuevamente, en términos generales, la electrostática trata con una pequeña cantidad de carga en comparación con la electricidad actual, pero se puede demostrar fácilmente que la generalización es limitada, por ejemplo, los rayos representan corrientes que son miles de amperios pero duran menos de un segundo.

Por lo tanto, los términos electricidad estática y electricidad actual son términos bastante imprecisos y dependen de las circunstancias al igual que los términos conductor y aislante.
Cuando me peino el cabello, el peine que está hecho de plástico (un "aislante") se carga y las cargas permanecen en él durante el tiempo suficiente para que pueda recoger pequeños trozos de papel y lo llamaría un ejemplo de electricidad estática.

Entonces, a medida que revisa el artículo de Wikipedia sobre electricidad estática, debe pensar en cómo es que las cargas, durante un período de tiempo, de alguna manera no pueden moverse.