FUERZA ELECTRICA

CAPITULO 1. FUERZA ELÉCTRICA.

FUERZA ELECTRICA.
La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Las cargas eléctricas producen campos
electromagnéticos. Las fuerzas interatómicas o intermoleculares que son las
responsables de la formación de todos los materiales sólidos y líquidos, son de
origen eléctrico. La fuerzaelectromagnética es una de las interacciones fundamentales de la Naturaleza.

1.1 Carga eléctrica.
Es una propiedad de las partículas subatómicas. Existen dos tipos de carga
eléctrica q, a la que se llama positiva y negativa. Cargas de igual signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. La cantidad de carga eléctrica
siempre se conserva. La unidad de medida de la carga en el Sistema Internacional sellama Coulomb, símbolo C. Un Coulomb es la cantidad de carga que
pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un Ampere.
La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un
electrón. La carga eléctrica siempre se presenta como un múltiplo entero de
una unidad fundamental de carga –e, donde e es la carga deun electrón. Un
protón p tiene carga opuesta +e. Otra partícula elemental, el neutrón n, no tiene carga. Entonces un átomo neutro tiene contiene el mismo número de electrones y de protones. Los valores de las carga y de la masa de un electrón, de
un protón y de un neutrón son los que se indican en la siguiente tabla.

Partícula
Electrón e
Protón p
Neutrón n

Carga (C)
-1.6 x 10-19
1.6 x 10-19
0Masa (kg)
9.1 x 10-31
1.67 x 10-27
1.67 x 10-27

Como la carga fundamental, el electrón, es e = 1.6 x 10-19 C, entonces 1 C
contiene 1/1.6 x 10-19 C = 6.25 x 1018 electrones. El Coulomb es una unidad de
medida muy grande, por lo que generalmente se usa en las aplicaciones el
submúltiplo micro Coulomb, símbolo µC, donde 1 µC = 10-6 C.
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Juan Inzunza.

CAPITULO 1. FUERZA ELÉCTRICA.

La cargaeléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Todos los átomos están formados por protones
y electrones. En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo
número de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los
átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones.
La carga del electrón es una constantefísica fundamental. El protón tiene la
misma cantidad de carga que un electrón, pero con signo opuesto. La carga
está cuantizada, por lo que, cuando un objeto (o partícula, a excepción de los
quarks) está cargado, su carga es un múltiplo entero de la carga del electrón.
El concepto de electrón (carga elemental indivisible) fue introducido en el siglo XIX para explicar las propiedades químicas de losátomos. Desde entonces
hasta principios del siglo XX se propusieron distintos modelos atómicos. Tanto en el modelo de Rutherford como en el de Bohr, los electrones son partículas que giran en torno al núcleo, por lo que el átomo es un sistema solar en
miniatura.
Con el descubrimiento de la mecánica cuántica se desarrolló la ecuación de
Schrödinger, (equivalente a la segunda ley de Newton enMecánica Clásica)
que permite calcular la función de onda asociada a un electrón. Éste ya no es
una partícula con una posición bien definida, sino que lo que podemos determinar es la probabilidad de encontrar un electrón cerca de una cierta posición
r del espacio. Esta probabilidad es el cuadrado de la función de onda. Las soluciones de la ecuación de Schrödinger están cuantizadas, dependiendo sussoluciones de una serie de números cuánticos relacionados con su energía, con
su momento angular y con su spin. En la figura 1.1 está representado el orbital
1s de un electrón en el átomo de hidrógeno, que es su estado de más baja
energía, denominado estado fundamental.

z
y
x

Figura 1.1. Esquema del orbital 1s (n=0) de un electrón en el átomo de hidrógeno.

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Juan Inzunza.

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