Electromagnetismo

Desarrollo
Unidad: 5
Introducción al Electromagnetismo

5.1) Carga eléctrica:
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (pérdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticossiendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética.
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 cargapositiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.
La carga está cuantizada: la carga de un cuerpo cargado siempre es un múltiplo entero de una carga elemental que corresponde a la carga del electrón.

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Es decir:
Donde
q = carga eléctrica
n = número entero
e- = electrón
Los electrones pueden desplazarsea través de ciertos cuerpos que reciben el nombre de conductores.
La carga se conserva: al electrizar un cuerpo no se está creando carga, sólo se transmite carga (electrones) de un cuerpo a otro. La carga total siempre la permanece constante.
La unidad con la cual se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb. Corresponde a la siguiente carga:
1 Coulomb = 6,25x10 18electrones
De donde podemos decir que la carga del electrón es igual a
Para cargas más pequeñas se usan los submúltiplos:
1 coulomb = 3x10 9 stat-coulomb (stc)
1 milicoulomb = 1mC = 0,001 C = 1x10 –3 C
1 microcoulomb = 1C = 0,000001 C = 1x10 – 6 C
Unidades en que se mide la carga eléctrica:
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símboloC). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones aproximadamente.
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Propiedades de la carga eléctrica:
• La carga eléctrica no se crea ni se destruye, sólo se transforma (conservación de la energía).
• La carga eléctricasiempre está cuantizada. Se representa en cantidades enteras de la unidad fundamental de carga.
Interacción entre cargas:
• Cargas de signos iguales se repelen.
• Cargas de signos contrarios se atraen.
Ejemplos:
Electroscopio:
El electroscopio es un instrumento cualitativo empleado para demostrar la presencia de cargas eléctricas. En la figura 1 se muestra el instrumento tal como lo utilizó porprimera vez el físico y químico británico Michael Faraday. El electroscopio está compuesto por dos láminas de metal muy finas (a, a_) colgadas de un soporte metálico (b) en el interior de un recipiente de vidrio u otro material no conductor (c). Una esfera (d) recoge las cargas eléctricas del cuerpo cargado que se quiere observar; las cargas, positivas o negativas, pasan a través del soportemetálico y llegan a ambas láminas. Al ser iguales, las cargas se repelen y las láminas se separan. La distancia entre éstas depende de la cantidad de carga.
Pueden utilizarse tres métodos para cargar eléctricamente un objeto:
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1) Contacto con otro objeto de distinto material (como por ejemplo, ámbar y piel) seguido por separación.
2) contacto con otro cuerpo cargado.
3) inducción.

Estos tresobjetos muestran la forma en que las cargas eléctricas afectan a conductores y no conductores. Una varilla negativamente cargada (A) afecta a la distribución de cargas de un conductor (B) y un no conductor (C) cercanos. En los lados de B y C más próximos a A se induce una carga positiva, mientras que en los lados más alejados aparece una carga negativa. En el conductor (B), la separación de la...