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LA CARGA ELÉCTRICA:

Es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas.

Explique la Conservación de la caga eléctrica:

Conservación de la carga Toda la materia, es decir cualquier clase de cuerpo que pensemos, se compone de átomos y éstos de partículas elementales como lo son los electrones, protones y neutrones. Estos tienen una propiedad llamada carga eléctrica (protones y electrones), ya que los neutrones son eléctricamente neutros.

La carga se conserva en todo proceso, ya sea en gran escala o en el nivel atómico y nuclear, se aplica el concepto de conservación de la carga.  Jamás se ha observado la creación o destrucción de carga neta. La conservación de la carga es una de las piedras angulares de la física.

Cual será el Valor de la carga eléctrica de partículas elemental:

Para especificar un único valor para cualquier carga, es conveniente comparar todas las cargas con una carga específica denominada estándar. En el sistema internacional esta carga estándar es llamado “coulomb estándar” y su valor es indicado por la unidad “coulomb” abreviado como 1C

El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto

Determine el proceso de la carga eléctrica de un electron. explique los experimentos de millikan .

La carga elemental o carga del electrón es la constante física que corresponde a la unidad mínima e indivisible de carga eléctrica: todos las cargas observables son un múltiplo entero de esta carga. Su valor en el Sistema Internacional de acuerdo con la última lista de constantes del CODATA publicada en el 2002 es:

e = 1.602 176 53(14) × 10-19 C

Frecuentemente se usa también el sistema cegesimal cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4,803 × 10-10 Fr.

Aunque la carga sea una magnitud discreta, en la mayoría de las situaciones es considerada como una magnitud continua, ya que la carga elemental es tan pequeña que cuando se trabaja con magnitudes grandes el error es más que despreciable.

El valor de la carga del electrón fue determinado en 1906 por Robert Millikan.

En 1911 Millikan realizó su famoso experimento de la gota de aceite.

Dicho experimento consistió en dejar caer gotas de aceite desde una cierta altura. Las gotas, como es lógico, caían por efecto de su peso, debido a la gravedad terrestre. Sin embargo, si al mismo tiempo se conectaba un campo eléctrico dirigido hacia arriba se producía una fuerza eléctrica de repulsión que tendía a hacer que la gota se moviera hacia arriba. En función del tamaño de la gota y de la fuerza eléctrica podían ocurrir tres cosas:

¤ Si la fuerza de atracción de la Tierra (el peso) de la gota era mayor que la de repulsión eléctrica, la gota seguía cayendo, aunque a menor velocidad.

¤ Si la fuerza de repulsión eléctrica era mayor que el peso, la gota de aceite invertía el sentido de su movimiento y subía.

¤ Si ambas fuerzas se igualaban la gota permanecía quieta en el aire.

Tienes una simulación del experimento de la gota de aceite. Ajusta el campo eléctrico, elige nueva gota y conecta el campo eléctrico. También puedes conectar el cronómetro y medir la diferencia de tiempo que tarda la gota en caer según esté el campo eléctrico conectado o desconectado. Variando el valor del campo eléctrico Millikan conseguía que la gota de aceite quedara suspendida en el aire. En ese momento ambas fuerzas se habían igualado, y conocido el valor de la fuerza eléctrica, se podía conocer la carga eléctrica de la gota de aceite.

Repitiendo el experimento con diversas gotas de aceite, Millikan halló que la carga eléctrica de todas las gotas eran múltiplo de un valor fijo: -1,602.10-19 culombios. Por tanto, dedujo que ese era el valor de la carga eléctrica mas pequeña, de la carga eléctrica del electrón.

Como se conocía ya la relación carga/masa del electrón, al conocer la carga era fácil deducir su masa. Hoy se aceptan para la carga y la masa del electrón los siguientes valores:

Masa del electrón: m = 9,108.10-31 kg. Carga del electrón: q = e- = -1,602.10-19 C.

Resolvamos algunos problemas aplicando las fórmulas ya conocidas:

Problema 1.-

Dos cargas puntuales (q1 y q2) se atraen inicialmente entre sí con una fuerza de 600 N, si la separación entre ellas se reduce a un tercio de su valor original ¿cuál es la nueva fuerza de atracción?

Datos

Tenemos que la fórmula de la magnitud de la fuerza eléctrica (F) es

donde

k = constante

q1, q2 = cargas 1 y 2 (Ver: Valor absoluto)

r = distancia entre las cargas

Supongamos que la distancia inicial es "x". Entonces, reemplazando nos queda

En seguida, llamemos “y” a la fuerza nueva. Ahora la separación es 1/3 de la original, es decir, x/3. Por lo tanto, la nueva fuerza es

Seguimos operando, invertimos el denominador del segundo miembro y multiplicamos

Recordemos que

por lo tanto, si reemplazamos nos queda

La nueva magnitud de la fuerza es 5.400 N.

Problema 2.-

Una carga de +60 µC (q1) se coloca a 60 mm (r) a la izquierda de una carga de +20 µC (q2) ¿cuál es la fuerza resultante sobre una carga de –35 µC (q3) colocada en el punto medio (r/2) entre las dos cargas?

Datos:

Previamente, los micro coulomb (µC) debemos convertirlos a coulomb (C) y los milímetros (mm) a metros (m) para tener unidades equivalentes para el newton (N). (Ver: Notación científica).

q1 = +60 µC = 60 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)

q2 = +20 µC = 20 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)

q3 = –35 µC = –35 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)

r = 60 mm = 60 x 10–3 m (los milímetros los expresamos en metros)

r/2 = 30 mm = 30 x 10–3 m (los milímetros los expresamos en metros)

Sabemos que la constante es

Desarrollo

Primero, calculemos la fuerza de atracción entre q1 y q3

Reemplazamos valores

De nuevo: repasar Notación científica

Seguimos. Calculamos

La

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