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Aplicaciones Electrostáticas

1. Xerografía

El proceso de xerografía se utiliza ampliamente para hacer fotocopias de imágenes o documentos impresos. La idea básica del proceso fue desarrollada por Chester F. Carlson, al que se le concedió una patente en 1940. En 1947, Xerox Corporation lanzó un programa de gran envergadura para desarrollar máquinas duplicadoras automatizadas aplicando este proceso. El enorme éxito de este desarrollo es del todo evidente; actualmente la capacidad de éstas aumenta

en forma constante.

Algunas características del proceso xerográfico comprenden conceptos sencillos de la electrostática y la óptica. Sin embargo, la idea que hace que el proceso sea único es el uso de un material fotoconductor para formar una imagen (se basa en el principio de fotoconductividad, es decir, en la capacidad de algunos cuerpos de hacerse conductores bajo la influencia de la luz).

A continuación se mostrará la secuencia de pasos aplicados en el proceso xerográfico.

En primer lugar, la superficie de una placa o tambor se cubre con una película delgad

a de material fotoconductor, por lo común selenio o algún compuesto de este (el silicio, el germanio y el selenio son malos conductores de la electricidad hasta que algunos de sus electrones absorben energía de la luz y al pasar de un átomo a otro, permiten que la electricidad fluya por ellos cuando se les aplica un voltaje), y a la superficie fotoconductora se le da una carga electrostática positiva en la oscuridad.

Entonces se proyecta la página que va a ser copiada sobre la superficie cargada. La superficie fotoconductora sólo se vuelve conductora en la zonas donde recibió la luz. En estas zonas, la luz produce portadores de carga en el fotoconductor, los cuales neutralizan la superficie cargada positivamente. Sin embargo, las cargas permanecen sobre aque

llas zonas del fotoconductor que no se expusieron a la luz, dejando una imagen escondida del objeto en la forma de una distribución superficial de carga positiva.

En seguida, un polvo cargado negativamente llamado tóner, se espolvorea sobre la superficie fotoconductora. El polvo cargado se adhiere sólo en aquellas zonas de la superficie que contienen la imagen cargada positivamente. En este momento, la imagen se vuelve visible. Después, la imagen se transfiere a la superficie de una hoja de papel cargado positivamente.

Por último, el material tóner se fija a la superficie del papel, a través de la aplicación del calor. Esto da lugar a una copia permanente del original.

Las máquinas xerográficas (o simplemente fotocopiadoras) pueden reproducir fotografías de medio tono, aumentar o reducir copias, ser programadas para copiar por una o ambas caras del papel, o producir y clasificar pequeñas o grandes cantidades de copias sin la intervención del operador. La xerografía en color fue desarrollada a finales de la década de 1970. Como en muchos otros casos de desarrollo tecnológico, los problemas han acompañado a este nuevo proceso, pues la economía, versatilidad y flexibilidad del proceso xerográfico han originado grandes problemas legales relacionados con los derechos de autor y han obligado a modificar la legislación de numerosos países.

¿Y tú qué opinas del proceso xerográfico?

FUENTES:

• SERWAY, RAYMOND A. Electricidad y Magnetismo. 3ra edición. Editorial MCGRAW-HILL
• "Xerografía." Microsoft® Student 2008. Microsoft Corporation, 2007.

El Año Internacional de la Astronomía

La Unión Astonómica Internacional (UAI) propuso al año 2009 como Año Internacional de la Astronomía (AIA) con el lema, “El Universo, para que lo descubras”. El AIA pretende celebrar el 400 aniversario de la primera observación astronómica a través de un telescopio llevada a cabo por Galileo Galilei. Será una celebración global de la astronomía y de sus contribuciones a la sociedad y a la cultura, con eventos a nivel nacional, regional y a nivel mundial a lo largo de todo el 2009. La UNESCO y la ONU apoyan el AIA.

El propósito del Año Internacional de la Astronomía es ayudar a la gente a redescubrir su lugar en el Universo a través del cielo, y de este modo conseguir un sentimiento personal de fascinación y descubrimiento.

El AIA-IYA2009 promoverá y facilitará la creación de redes internacionales para fomentar el reconocimiento de la importancia global de las ciencias y de la astronomía como actividades unificadoras para la humanidad. El AIA-IYA2009 pondrá en marcha, conectará y apoyará las redes de astrónomos profesionales y aficionados, educadores y astrofísicos del mundo, generando la oportunidad de compartir sus valiosas fuentes de conocimiento. Las redes de centenares, si no miles de organizaciones astronómicas, nacionales e internacionales, será uno de los legados del AIA-IYA2009 que perdurará más allá del año 2009.

Existen muchos proyectos programados por la UAI, aunque considero como las más fundamentales:

El Galileoscopio. Millones de personas mirando al cielo

Un Galileoscopio “hágalo usted mismo” podría ser la clave para conseguir que el interés por la astronomía perdurase más allá del AIA-IYA2009, sobre todo en aquellas personas que no pueden permitirse el lujo de comprar un telescopio comercial. La intención es que 10 millones de personas realicen su primera observación a través de un telescopio astronómico en 2009. Esto puede lograrse si, por ejemplo, 100.000 observadores aficionados muestran el cielo a 100 personas cada uno. Todos los años se venden millones de telescopios pequeños, pero la mayoría rara vez se usa para la astronomía. Un programa mundial de “Amnistía para Telescopios” invitará a las personas a traer consigo sus infrautilizados telescopios a los eventos del AIA-IYA2009, donde los astrónomos les enseñarán cómo usarlos y les aconsejarán acerca de reparaciones, mejoras o repuestos, animando a más personas a aficionarse a la Astronomía.

Concienciación sobre el Cielo Oscuro. Mirando en la oscuridad

El arco de la Vía Láctea visto desde un lugar realmente oscuro forma parte de la herencia cultural y natural de nuestro planeta. Hoy es más urgente que nunca preservar y proteger el cielo oscuro en lugares

como paisajes culturales urbanos, parques nacionales y lugares relacionados con observatorios astronómicos, así como apoyar los objetivos de la iniciativa temática de la UNESCO, “La Astronomía yla Herencia del Mundo”, para preservar los lugares de importancia astronómica para la posteridad. La pérdida progresiva de cielos nocturnos oscuros para la mayor parte de la población mundial es un asunto creciente y serio, que no sólo tiene impacto en la investigación astronómica, sino también en la salud, ecología y seguridad humanas,

así como en la economía y en la conservación de la energía. A medida que las ciudades crecen, crece también su impacto en el medio ambiente.

El proyecto se enfocará en tres programas principales de actividad ciudadana para medir los niveles locales de polución lumínica. Estos programas adoptarán el formato de “caza de estrellas” o “contar estrellas”, proporcionando a la población una forma directa y divertida de adquirir una elevada conciencia sobre la polución lumínica a través de observaciones de primera mano del cielo nocturno. En su conjunto, los tres programas abarcarán todo el AIA-IYA2009 y llevan por nombre: Globe at Night (en marzo), Contando Estrellas En Todo el Mundo (en octubre) y ¿Cuántas Estrellas? (enero, febrero, de abril a septiembre, noviembre

y diciembre).

La Astronomía y el Patrimonio Mundial

Junto con la UNESCO se está trabajando para implementar una colaboración entre investigación y educación como parte del proyecto La Astronomía y el Patrimonio Mundial de la UNESCO. El objetivo de esta iniciativa es establecer un enlace entre ciencia y cultura sobre la base de la investigación con la intención de

reconocer los valores culturales y científicos relacionados con la Astronomía. Este programa supone una oportunidad para identificar lugares relacionados con la Astronomía localizados por todo el mundo, salvarlas del deterioro progresivo y conservarla para futuras generaciones.

Desarrollo Global de la Astronomía. Astronomía para todos

Este proyecto reconoce que la astronomía necesita ser desarrollada en tres áreas clave: Profesionalmente (universidades e investigación); Promoción (comunicación, medios y grupos amateur) y Educación (colegios y estructuras de formación no oficiales).

Se enfocará en las regiones que todavía no tienen una comunidad astronómica fuerte. La puesta en marcha se centrará en la formación, el desarrollo y la creación de redes en cada una de estas

tres áreas clave. Esta piedra angular aprovechará el impulso del AIA-IYA2009 para ayudar a establecer y aumentar las estructuras regionales y las redes de trabajo para el desarrollo de la astronomía por todo el mundo.

Esto sólo es parte de la gran información ofrecida por la UAI, el Perú también se ha unido a esta celebración, siendo el socio principal del Nodo Nacional Peruano la Universidad Nacional Mayor de San Marcos.

Puedes ver más información desde esta web: http://www.astronomia2009.org.pe/

EXPERIMENTO DE LA GOTA DE ACEITE

Robert Millikan calculó la carga del electrón con un experimento llamado "el experimento de la gota de aceite" en 1909. Con un pulverizador de perfume, roció el interior de una cámara de niebla con pequeñisimas gotas de aceite. En la parte superior e inferior había placas de metal conectadas a una batería. Como cada gotita adquiría una pequeña carga de electricidad estática mientras viajaba por el aire, se podía controlar la velocidad de su descenso alterando el voltaje de las placas. Llegó a la conclusión de que la carga sólo podía asumir determinados valores fijos. Y es así como este gran genio logró medir con gran exactitud la carga del electrón:

1,602 × 10^{-19 C;}

^{su masa en reposo es 9,109 × 10-31 kg.}

BIOGRAFIA

James Clerk Maxwell

Maxwell nació el mismo año en que Faraday logró su máximo descubrimiento, la inducción electromagnética, en 1831. Descendiente de una antigua familia de nobles blasones, Maxwell era un niño prodigio. En 1841 inició sus estudios en la Academia de Edimburgo, donde demostró su excepcional interés por la geometría, disciplina sobre la que trató su primer trabajo científico, que le fue publicado cuando sólo tenía catorce años de edad. Dos años más tarde ingresó a la Universidad de Edimburgo, y posteriormente se trasladó al Trinity College de Cambridge donde se graduó en matemáticas en 1854. Más tarde fue asignado a la cátedra de filosofía natural en Aberdeen, cargo que desempeñó hasta que el duque de Devonshire le ofreció la organización y la cátedra de física en el laboratorio Cavendish de Cambridge. Tal labor lo absorbió por completo y lo condujeron a la formulación de la teoría electromagnética de la luz y de las ecuaciones generales del campo electromagnético. En tal contexto, Maxwell estableció que la luz está constituida por ondulaciones transversales del mismo medio, lo cual provoca los fenómenos eléctricos y magnéticos. Sus más fecundos años los pasó en el silencioso retiro de su casa de campo. Allí maduró la monumental obra «Trealise on Electricity and Magnetism» (1873).

James Clerk Maxwell falleció en Cambridge, el 5 de noviembre de 1879.

Las ecuaciones de Maxwell

Maxwell publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio delelectromagnetismo. Las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones correspondientes a los campos eléctrico y magnético, denominadas ecuaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad. Sus aportes a la teoría electromagnética lo sitúan entre los grandes científicos de la historia. Sin embargo, Maxwell no escribió sus fórmulas en notación diferencial, sino que planteó todo en un sistema de ecuaciones en cuaterniones. Originalmente fueron veinte ecuaciones, que el mismo Maxwell redujo a trece. Luego Heaviside y Hertz produjeron las fórmulas que actualmente maneja la ciencia. Aunque las fórmulas que lograron Heaviside y Hertz son un modelo de compacidad y síntesis, se considera que el tratamiento en cuaterniones es más intuitivo y permite deducir, "ver" y anticipar más que con las "menos digeribles" fórmulas diferenciales. Los cuaterniones se prestan muy bien para describir vectores que giran en el espacio. Es probable que Nikola Tesla y Marconi conocieran y manejaran las expresiones originales de Maxwell.

En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

LEY DE COULOMB

La Ley de Coulomb establece que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es directamente proporcional al producto estas cargas e inversamente al cuadrado de la distancia entre ellas.
El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·109 Nm2/C2.