CARGA ELÉCTRICA.
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que permite cuantificar la pérdida o ganancia de electrones.
La carga eléctrica q puede clasificarse como carga eléctrica positiva (protones) y carga eléctrica negativa (electrones). Los fenómenos eléctricos se atribuyen a la separación de las cargas eléctricas del átomo y su movimiento. Por esta razón el concepto de carga eléctrica es la base para definir los fenómenos eléctricos.
La carga eléctrica q puede clasificarse como carga eléctrica positiva (protones) y carga eléctrica negativa (electrones). Los fenómenos eléctricos se atribuyen a la separación de las cargas eléctricas del átomo y su movimiento. Por esta razón el concepto de carga eléctrica es la base para definir los fenómenos eléctricos.
Animación 1. Átomo de Cobre.
Animación 2. Átomo de Aluminio.
Animación 3. Átomo de Carbono.
La unidad de medida de la carga es el coulomb (C), En honor al Físico e Ingeniero militar Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) este francés fue el primero en explicar de forma matemática la ley de atracción de las cargas.
Un coulomb (C) es la carga de |6.24X1018| electrones o la carga de un electrón es una carga negativa de 1.6021X10-19 (C).
La carga eléctrica de un cuerpo u objeto se establece a partir de la relación entre el número de protones y el número de electrones existentes en el. Si esta relación es de igualdad se dice que el cuerpo no está cargado. Si el número de electrones es mayor al número de protones, afirmamos que el cuerpo está cargado negativamente. Si el número de electrones es menor que el número de protones afirmamos que el cuerpo está cargado positivamente.
Cargar un cuerpo negativa o positivamente es consecuencia de la ganancia o pérdida de electrones respectivamente. Es de resaltar que los elementos con capacidad de transferirse son los electrones.
La carga transferida a un elemento, en un intervalo de tiempo entre t1 y t2 se expresa como una integral definida.(Hayt Jr, Kemmerly, & Durbin, 2004, pág. 12).
Donde i(t) es la corriente. a través de el elemento.
La expresión matemática para la carga total transferida a lo largo de todo el tiempo, se obtiene sumando q(t1) o carga inicial, a la carga transferida a lo largo del tiempo entre q(t1) y q(t2), la expresión anterior.(Hayt Jr, Kemmerly, & Durbin, 2004, pág. 12).
Formas de cargar un cuerpo.
Por contacto.
Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado.
Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado.
Animación 4. Carga por contacto.
Por frotamiento. Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
Animación 5. Carga por frotamiento.
Por inducción.
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. El elemento cargado ya sea positivo o negativo atrae las cargas del signo contrario del elemento neutro, Generando en el elemento neutro que las cargas eléctricas de signo positivo se concentran en una zona del elemento mientras las cargas negativas se concentran en una zona diferente del elemento. Sin embargo el cuerpo sigue siendo neutro.
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. El elemento cargado ya sea positivo o negativo atrae las cargas del signo contrario del elemento neutro, Generando en el elemento neutro que las cargas eléctricas de signo positivo se concentran en una zona del elemento mientras las cargas negativas se concentran en una zona diferente del elemento. Sin embargo el cuerpo sigue siendo neutro.
Animación 6. Carga por inducción.
Por efecto fotoeléctrico.
En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre su superficie. Esto se produce cuando los fotones (Cuanto de luz) son adsorbidos por los electrones del conductor llenándoles de energía para poder escapar del conductor.
En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre su superficie. Esto se produce cuando los fotones (Cuanto de luz) son adsorbidos por los electrones del conductor llenándoles de energía para poder escapar del conductor.
Animación 7. Carga por efecto fotoeléctrico.
Por electrólisis.
Es un proceso para separar un compuesto por medio de la electricidad utilizando electrolitos (compuesto ionizante).
Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrólito y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o tensión aplicada.
Es un proceso para separar un compuesto por medio de la electricidad utilizando electrolitos (compuesto ionizante).
Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrólito y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o tensión aplicada.
Animación 8. Carga por electrólisis.
Por efecto termoeléctrico.
Este proceso se caracteriza por transformar el calor en electricidad. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck.
Este proceso se caracteriza por transformar el calor en electricidad. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck.
Animación 9. Carga por efecto termoeléctrico.
Las fuerzas eléctricas pueden ser de atracción ó repulsión. Los protones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros protones; Los electrones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros electrones; Mientras que los protones y electrones se atraen mutuamente.
Aparecen así dos clases de carga eléctrica, designadas arbitrariamente como carga positiva (+) y negativa (-). En síntesis, los protones tienen carga eléctrica positiva; los electrones tienen carga eléctrica negativa.
Las fuerzas observadas entre protones y electrones definen la regla siguiente: Cargas de la misma clase se repelen y cargas de distinta clase se atraen.
Todos los electrones tienen la misma carga negativa; Todos los protones tienen exactamente la misma carga positiva; La carga de un electrón es de igual valor de la carga de un protón aunque de polaridad opuesta.
No se han encontrado cargas de valor menor a la de un protón ó un electrón, por consiguiente ésta es la unidad fundamental de carga eléctrica. Los neutrones no tienen carga eléctrica.
Además de las fuerzas de atracción ó repulsión entre electrones y protones, que dependen únicamente de las distancias de las partículas en el átomo, existen otras fuerzas entre ellas que dependen de su movimiento relativo y que dan lugar a los fenómenos magnéticos.
Por consiguiente todos los efectos magnéticos son consecuencia del movimiento relativo de las cargas eléctricas (de los electrones con relación a los protones) por lo tanto,el magnetismo y la electricidad son dos fenómenos afines que se originan como consecuencia de laspropiedades de las cargas eléctricas.
Cargas eléctricas
pueden ser positivas y negativas y, pueden pasar de un objeto a otro.
Las cargas eléctricas y los cuerpos
en relación con su carga eléctrica, un objeto puede ser: cuerpo positivo, cuerpo negativo o cuerpo neutro.
Carga eléctrica
La materia se compone por átomos. Los mismos tienen un núcleo de protones (que tienen carga positiva) y neutrones (carga neutra). En la periferia del átomo, se encuentran los electrones (carga negativa) describiendo órbitas alrededor del núcleo.Los electrones de las órbitas más alejadas (electrones libres) pueden abandonar el átomo y agregarse a otro cercano. El átomo que tiene un electrón menos queda cargado positivamente, mientras el átomo que ganó un electrón tiene carga negativa.
Por ejemplo cuando se frotan dos materiales distintos como plástico y vidrio ocurre eso con muchos de sus átomos, liberan y aceptan electrones, por lo tanto uno de los materiales queda cargado positivamente (sus átomos liberaron electrones) y el otro negativamente (con más electrones).
La carga eléctrica se mide en Coulomb. Un Coulomb es una unidad de carga grande por lo que es común usar submúltiplos como el micro Coulomb (1 μC = 1 10 -6 C). La ley de conservación de cargas dice que dado un sistema aislado no hay cargas que se creen ni se destruyan, sino que la carga se conserva.
La carga eléctrica de un material siempre es múltiplo de la carga eléctrica de un electrón. El signo de la carga eléctrica indica si se trata de carga negativa o positiva.
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