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Carga del electrón
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 usatambién 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.
El electrón comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor conrespecto a la del protón.
Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de los leptones, participan en las interacciones fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Como toda la materia, posee propiedades mecánico-cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras partículas ypueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el principio de exclusión de Pauli.
El concepto de una cantidad indivisible de carga eléctrica fue teorizado para explicar las propiedades químicas de los átomos,el primero en trabajarlo fue el filósofo naturalista británico Richard Laming en 1838. El nombre electrón para esta carga fue introducido el 1894 por el físico irlandés George Johnstone Stoney. Sin embargo, el electrón no fue identificado como una partícula hasta 1897 por Joseph John Thomson y su equipo de físicos británicos.
Un electrón genera un campo eléctrico que ejerce una fuerza de atracciónsobre una partícula de carga positiva (tal como el protón) y una carga de repulsión sobre una partícula de carga negativa. La magnitud de esta fuerza se determina mediante la ley de Coulomb del inverso del cuadrado. Cuando un electrón está en movimiento genera un campo magnético. La ley de Ampère-Maxwell relaciona el campo magnético con el movimiento masivo de los electrones (la corrienteeléctrica) respecto de un observador. Esta propiedad de inducción, por ejemplo, es la que da el campo magnético necesario para hacer funcionar un motor eléctrico. El campo electromagnético de una partícula cargada de movimiento arbitrario se expresa mediante los potenciales de Liénard-Wiechert, los cuales son válidos incluso cuando la velocidad de la partícula es cercana a la de la luz (relatividad).Cuando un electrón se mueve a través de un campo magnético está sujeto a la fuerza de Lorentz, la cual ejerce una influencia en una dirección perpendicular al plano definido por el campo magnético y la velocidad del electrón. La fuerza centrípeta hace que el electrón siga una trayectoria helicoidal a través del campo con un radio que se llama radio de Larmor. La aceleración de este movimiento curvadoinduce al electrón a radiar energía en forma de radiación sincrotrón. La emisión de energía, a su vez, causa un retroceso del electrón conocido como fuerza de Abraham-Lorentz, que crea una fricción que ralentiza el electrón. Esta fuerza es causada por una reacción inversa del mismo campo del electrón sobre sí mismo.
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