Semana 2

LA CARGA ELECTRICA

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.

ACTIVIDAD PRÁCTICA

MATERIALES: 1 Globo para fiesta - 1 Pitillo de plástico - 1 botella plástica de refresco -  Agua

ACTIVIDAD:

• Toma el globo y llénalo de aire, hazle un nudo. Ahora deberás tomarlo con tus manos y frotarlo fuertemente (sin que se estalle) contra el cabello de tu cabeza. Llena la botella con agua, con la ayuda de otra persona empieza a vaciar el contenido de agua de la botella formando un pequeño chorro, acerca el globo inflado al chorro de agua y oberva lo que sucede. Escribe en tu cuadreno el resultado de la observación.

• Toma el pitillo de plástico y frótalo por unos 30 segundos fuertemente contra tu ropa, luego colócalo sobre la botella que deberá tener la tapa puesta, asegúrate que te quede bien centrado, que no se caiga. Luego acerca SIN TOCAR tu dedo índice a uno de los extremos del pitillo y empiza a realizar movimientos en dirección circular al rededor de la tapa de la botella; recuerda NO TOQUES  el pitillo. Observa lo que sucede y apunta en tu cuaderno lo que observas.

CARGA ELÉCTRICA

Hacia el año 600 antes de Cristo (a.C.), el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que una barra de ámbar frotada con un paño atraía objetos pequeños, como trocitos de papel. Llamó electricidad a la propiedad adquirida por la barra, porque ámbar en griego se dice elektron.

El fenómeno se observa también en muchos otros materiales, como plástico o vidrio, y modernamente se llama carga eléctrica a la propiedad que adquieren al frotarlos. La corriente eléctrica que utilizamos diariamente consta de cargas eléctricas en movimiento, que se producen en formas más eficientes que frotando cuerpos.

La carga eléctrica es una magnitud física característica de los fenómenos eléctricos. La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos. Cualquier trozo de materia puede adquirir carga eléctrica.

La electricidad estática es una carga eléctrica que se mantiene en estado estacionario (en reposo) sobre un objeto, causada por la pérdida o ganancia de electrones.

Todo cuerpo se compone de átomos, cada uno de los cuales posee igual número de electrones y protones.

Los electrones poseen una carga negativa, y los protones una carga positiva. Estas cargas se contrarrestan unas a otras, para que el objeto resulte neutro (no cargado).

Pero al frotar, por ejemplo, el pitillo  sobre tu prenda de vestir o el globo inflado sobre tu cabello los electrones saltan de la prenda de vestir o de tu cabello  al pitillo y al globo; éstos se cargan de electricidad estática.

El pitillo y el globo pasan a tener más electrones que protones y se cargan negativamente, mientras que la prenda de vestir o el cabello con más protones que electrones, se cargan positivamente.

Por lo tanto, se pueden definir dos tipos de cargas eléctricas:

1.- Carga positiva: Corresponde a la carga del protón.

2.- Carga negativa: Corresponde a la carga del electrón.

Las cargas eléctricas no se crean al frotar un cuerpo, sino que se trasladan.

Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.

igual signo se repelen                        diferente signo se atraen

En todos los fenómenos eléctricos que se originan en el interior de un sistema aislado, vale la ley de conservación de cargas , según la cual la suma de las cargas eléctricas positivas menos la de las cargas negativas se mantiene constante.

La unidad con que se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb,  y que corresponde a lo siguiente:

1 Coulomb = 6,25x10¹⁸ electrones. Por lo que la carga del electrón es de 1,6x10^-19 C.

Para lograr que un cuerpo quede cargado eléctricamente requerimos que haya en él un exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o – ), lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos, como el frotamiento (ya visto en el ejemplo del globo o del pitillo), el contacto y la inducción.