Electricidad Y Magnetismo

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Carga eléctrica.

-Concepto de carga eléctrica.

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones. Esto no excluye a cuerpos de gran tamaño que puedan poseer carga “momentánea”, debido a procesos externos a sus propiedades.

¿Carga momentánea? O sea que ¿no se puede encontrar cuerpos cargados eléctricamente?

De hecho las partículas subatómicas son las únicas que poseen cargas de forma natural, los demás cuerpos adquieren cargas las ceden de forma natural y la única forma de aislarlos es por medio de intervención humana.

Toda materia cargada eléctricamente será influenciada en su comportamiento frente a campos electromagnéticos, y esta a su vez será generadora de uno.

Una de las características más importantes de las cargas eléctricas es su capacidad de mantenerse constante, es decir que en un sistema aislado (como una ampolleta sin conexión) la carga neta de ese cuerpo siempre será constante.

… Pero si yo prendo enciendo la ampolleta, esta adquiere carga, ¿Cómo puede ser eso?

Sucede que en el momento que yo hago pasar corriente dentro de la ampolleta o ejecuto cualquier acción dentro de ella, rompo el sistema aislado y no se cumpliría la regla anterior mencionada.

Distinción de cargas negativas y positivas.

Realmente la historia solo nos informó de que existían 2 cargas eléctricas distintas y debido a la necesidad de distinguirlas y a su vez dar un punto de inicio a estudios se dijo que existían las cargas positivas (+) y negativas (-).

Sin embargo, sí se pudo concluir de forma experimental que al acercarse 2 cuerpos cargados negativamente se repelían entre sí, repitiéndose el efecto si realizábamos el experimento con cuerpos cargados positivamente. Y ocurrió que 2 cuerpos cargados con signos distintos mostraron un compartimiento opuesto, acercándose entre sí.

Por tanto podemos concluir que…

“…cargas distintas se atraen y cargas iguales se alejan entre sí.”

Por último, cabe destacar que las repulsiones y atracciones entre estas cargas se deben a fuerzas electrostáticas, donde el primer cuerpo cargado produce una fuerza sobre el segundo y a su vez el segundo sobre el primero, SIEMPRE de idéntica magnitud numérica y dirección, pero de opuesto sentido. Este punto se aclarará en la unidad de Fuerzas eléctricas.

Cuantificación de una carga eléctrica en unidades coulombianas.

Como toda magnitud física, las cargas eléctricas necesitaron de un método de ser cuantizadas. Se asignó al electrón como la unidad elemental de carga y se dijo que este poseería 1,602 x 10-19 Coulomb. A su vez se dijo que la carga eléctrica de un cuerpo se definiría como Q o q.

Con esto podríamos decir que un cuerpo cargado con (-)1 Coulomb poseé un exceso de 6,24 x 1018 electrones, en su superficie y a su vez ocurre similar para un cuerpo cargado positivamente, es decir un cuerpo cargado con (+) 1 Coulomb poseé un déficit de 6,24 x 1018 electrones, en su superficie.

El punto anterior habla solo del electrón como el causante de las cargas pero en sí, estos siempre están en movimiento con sus opuestos en carga, LOS PROTONES. Por tanto podríamos repetir lo anterior peor ahora en términos de protones un cuerpo cargado con (+)1 Coulomb poseé un exceso de 6,24 x 1018 protones.

Ejercicios:

Explique qué diferencias existen entre una carga eléctrica positiva y una negativa.

¿Es válido decir “El símbolo es solo el antojo de alguien y no es más que una comparación de cosas opuestas”?

¿Cómo se interrelacionan dos cargas positivas juntas? ¿Cómo se interrelacionan 2 cargas de signo opuesto?

¿Cuántos electrones hacen -2 C? ¿Cuántos protones hacen 3 C?

Conductores y aislantes eléctricos.

Definición de un conductor y de un aislante.

Los estudios de cuerpos cargados revelaron que las cargas eléctricas SIEMPRE se encuentran en las superficies de los cuerpo y en el centro se mantiene un equilibrio estático (q=0).

Y por tanto podemos decir que cualquier cambio en las cargas de un cuerpo no debería modificar en gran medida las propiedades del cuerpo mismo.

Llevemos este aspecto a un conductor o un aislante.

Pero profesor, Obviamente un conductor es el que CONDUCE electrones y AISLANTE es el que no los conduce.

Esa aseveración es en parte cierta.

Técnicamente, un conductor eléctrico es el que se encuentra con la capacidad de transmitir partículas con carga, y no necesariamente electrones, ya que también pueden transmitirse iones (como en el agua de mar).

Pero si hemos de referirnos a cuerpos SOLIDOS, podríamos decir que las especies con una alta capacidad de electrones son buenos conductores eléctricos, y aquellas especies con una bajísima capacidad de conducir electrones serán unos buenos aislantes.

Las especies más conductoras son los metales en sus estados neutros. Esto se debe a que cuando los metales liberan con mucha facilidad a su superficie formando un MAR DE ELECTRONES, que cubre toda su superficie y dándoles una excelente capacidad de conducción.

Las especies más comúnmente usadas como aislantes son algunos derivados de polímeros como el ULE, que nunca libera electrones de sus átomos manteniéndolos firmes en sus interacciones entre átomos.

Ahora podemos analizar un cable del tendido eléctrico y ver lo siguiente:

Se utiliza un metal como conductor (Cobre), ya que posee una alta conductividad.

Se utilizan filamentos muy pequeños de cobre para obtener mayor superficie y por tanto poder transportar más cargas.

Se utiliza un recubrimiento de plástico, que permite un aislamiento de las cargas en todo el trayecto del cableado.

Métodos para cargar cuerpos.

Los cuerpos tienen una tendencia natural a entregar o recibir cargas eléctricas para estabilizarse y alcanzar una carga q = 0. Por esta razón es muy difícil lograr aislar una carga eléctrica. Sin embargo, existen algunos métodos para cargar cuerpos eléctricamente.

Fricción

Cuando un cuerpo roza con otro, las cargas que se encuentran en a superficie de ambos se trasmiten de forma aleatoria del cuerpo más poroso al menos poroso.

Profesor, y eso ¿qué tiene que ver con las cargas eléctricas?

Mucho, debido a que mientras más fina sea la forma de la superficie más cargas almacenará.

Anteriormente se mostró un cuerpo circunferencial con las cargas eléctricas distribuidas uniformemente,

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