Carga y materia

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CAPÍTULO 1

CARGA Y MATERIA

Capítulo 1: Carga y Materia
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Concepto de carga y materia. Estructura atómica Discusiones sobre el concepto de carga y materia. Signos convencionales. Ley de las cargas y ley de conservación de la carga. Ley de Coulomb. Carga puntual y quántum de carga. Conductores y aisladores. Formas de electrizar un cuerpo.

Bibliografía
Serway yJewett. Física: para ciencia e ingenierias. Vol. II. Ed. Thomson, Sexta edición, 2005. Sears, Zemansky, Young y Freeman. Física Universitaria. Vol. II. Ed. Pearson Addison Wesley. Undecima edición, 2004. Halliday, Resnick y Krane, Física, Vol. 2, Grupo Ed. PATRIA, 5ta. Edición, 2007. Alonso, Finn. Física, Vol. 2. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. Primera edición, 1995.

1.1 Concepto de carga ymateria
Cualquier partícula y por extensión cualquier cuerpo, está caracterizado por 2 propiedades fundamentales e independientes: carga y la masa. Carga eléctrica o carga: Caracteriza el estado de electrización de un cuerpo adquirido por frotamiento. Materia: Realidad espacial y perceptible por los sentidos, que, con la energía, constituye el mundo 2 físico.

E = mc

Los cuerpos materialesestán formados por moléculas, las moléculas por átomos. Los átomos por “partículas elementales”.

Estructura del átomo
Núcleo denso formado por protones y neutrones; y, electrones girando alrededor del núcleo en niveles de energía.

Características de las partículas elementales:

Partícula Protón Neutrón Electrón

Símbolo P+ n0 e-

Carga 1.602E-19 C 0 1.602E-19 C

Masa 1.67262E-27 kg1.67493E-27 kg 9.10938E-31 kg

Características de las partículas elementales:
El electrón, e- es el primer componente que se aisló, descubierto en 1897 por Joseph John Thomson. Descubrimiento que revolucionó la comprensión de la estructura de la materia, dio lugar al descubrimiento de los:

Protones y neutrones, que están formados por quarks, de vida efímera y de ± 2/3 y ± 1/3 de la carga deun electrón: 2 2 1 p = e+ e− e = e 3 3 3 1 1 2 n = − e− e+ e = 0 3 3 3

1.2

Discusiones sobre carga y materia

el

concepto

de

Experimentalmente se puede demostrar que existen 2 tipos de electrización, que originan a 2 tipos de carga, denominadas convencionalmente: positiva (+) y negativa (-). Al frotar una varilla de vidrio con un paño de seda, la varilla de vidrio cede carga yel paño de seda gana carga. Al frotar una varilla de plástico con piel (natural o artificial), la varilla de plástico adquiere carga y la piel cede carga.

Benjamin Franklin, denominó a la carga que aparece en el vidrio positiva y la que aparece en el plástico negativa. Fuerzas eléctricas entre cargas: Según la 3ra. ley del movimiento de Newton, cuando 2 cargas interactúan, independientemente dela carga y su signo, ejercen entre sí fuerzas de la misma magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Cuerpo eléctricamente neutro: La materia en su estado neutro contiene cantidades iguales de carga positiva y negativa, este es el caso de los átomos y moléculas. ¿Cómo se explica que el vidrio ceda e- y el paño de seda gane e- cuando se frotan?. Lo que sucede es que pasa una pequeña carga deuno al otro, alterándose la neutralidad eléctrica, el vidrio se hace positivo y la seda negativa.

Importancia de la interacción eléctrica:
La materia no muestra grandes fuerzas eléctricas, suponemos que los átomos están en equilibrio. Y, como resultado de un efecto acumulativo de masa, la interacción macroscópica dominante parece ser la gravitatoria. Pero, es la fuerza eléctrica la quemantiene a los electrones en los átomos, a los átomos en las moléculas y a las moléculas en una sustancia. Los cuerpos y por extensión los organismos vivos, existen debido a la interacción eléctrica.

1.3 Ley de las cargas y la conservación de la carga Ley de las cargas: Fundamental en la interacción eléctrica, se puede formular: “cargas del mismo signo se repelen y cargas de distinto signo se...
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