Cargas Eléctricas

Toda la materia, es decir cualquier clase de cuerpo que pensemos, se compone de átomos y éstos de partículas elementales como son los electrones, protones y neutrones. Los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga eléctrica, los neutrones son eléctricamente neutros ya que carecen de carga. Los electrones tienen una carga negativa, mientras que los protones la tienen positiva.

El átomo está constituido por un núcleo en el que se encuentran los protones y los neutrones, alrededor de éste giran los electrones. Un átomo normal es neutro, ya que tiene el mismo número de protones o cargas positivas que de electrones o cargas negativas. Sin embargo, un átomo pueda ganar electrones y quedar cargado negativamente, o bien, puede perderlos y cargarse positivamente. La masa del protón es aproximadamente dos mil veces mayor que la del electrón, pero la magnitud de sus cargas eléctricas es la misma. Por tanto, la carga de un electrón neutraliza la de un protón.

Una manera sencilla de cargar eléctricamente un cuerpo, es por frotamiento; por ejemplo, cuando el cabello se peina vigorosamente pierde algunos electrones, por lo que adquiere carga positiva, en tanto que el peine ha ganado esos mismos electrones y queda cargado negativamente; es decir, cuando un objeto se carga por fricción, la carga no se crea, ya que siempre ha estado ahí, ni se producen nuevos electrones pues solo pasan de un cuerpo a otro. Esta observación permite comprender la ley de la conservación de la carga que dice: “es imposible producir o destruir una carga positiva sin que al mismo tiempo se produzca o se destruya una carga negativa de la misma magnitud; por tanto la carga eléctrica total del universo es una magnitud constante, no se crea ni se destruye”.

Un principio fundamental de la electricidad es que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.

Como señalamos, un cuerpo tiene carga negativa si posee un exceso de electrones y carga positiva si tiene una carencia o déficit de ellos. Por tal motivo, la unidad elemental para medir carga eléctrica es el electrón, pero como es una unidad muy pequeña se utilizan unidades prácticas de acuerdo con el sistema de unidades que se emplee.

En el Sistema Internacional (SI) se utiliza el coulomb (C) y en el sistema C.G.S. se utiliza la unidad electrostática de carga (ues) o estatcoulomb. La equivalencia entre estas unidades es la siguiente:

1 coulomb = 1 C = 6.24 x 1018 electrones

1 estatcoulomb = 1 ues = 2.08 x 109 electrones

1 C = 3 x 109 ues

1 electrón = – 1.6 x 10-19 C

1 protón = 1.6 x 10-19 C

Como el coulomb es una unidad muy grande, es común utilizar submúltiplos, como:

el milicoulomb (mC = 1 x 10-3 C)

el microcoulomb (µC = 1 x 10-6 C)

el nanocoulomb (nC = 1 x 10-9 C)

Formas de electrizar a los cuerpos

Los cuerpos se electrizan cuando pierden electrones, o bien cuando los ganan. Si un cuerpo está cargado positivamente, no significa que tiene un exceso de protones ya que los protones no tienen facilidad de movimiento como los electrones. Por tanto, debemos entender que la carga de un cuerpo es positiva, cuando pierde electrones y negativa cuando los gana. Los cuerpos se pueden electrizar por:

a)     Frotamiento, como en el caso del peine y el cabello. Los cuerpos que se cargan por frotamiento, pueden producir pequeñas chispas eléctricas, como sucede cuando después de caminar por una alfombra se toca un objeto metálico o a otra persona. Si el cuarto esta oscuro, además de oírse las chispas, también se pueden ver. Estos fenómenos se presentan fácilmente en climas secos o cuando el aire esta seco, ya que las cargas electrostáticas se escapan cuando el aire está húmedo.

b)     Contacto, este fenómeno de electrización se debe a que cuando un cuerpo tiene abundancia de electrones, al ponerlo en contacto con otro cuerpo, le cede electrones. Pero, si a un cuerpo le faltan electrones, por lo que su carga es positiva y se une con otro, atraerá parte de los electrones de ese cuerpo.

c)      Inducción, esta forma de electrización se presenta cuando un cuerpo se carga eléctricamente, si es acercado a otro ya electrizado.

El físico inglés Michael Faraday demostró que cuando un cuerpo está cargado electricamente, las cargas se acumulan siempre en su superficie. Por tanto, en un conductor hueco las cargas se distribuyen únicamente en la superficie exterior. En el interior de una caja metálica (jaula de Faraday), no se detecta ninguna carga eléctrica. La caja puede tener una superficie continua o estar constituida por una malla metálica.

Cuando se tiene un cuerpo cargado eléctricamente y se desea descargar, lo único que se requiere es ponerlo en contacto con el suelo, o como se dice comúnmente, hacer tierra. Para hacerlo se puede utilizar un alambre o tocar el cuerpo cargado con la mano, para que por el cuerpo pasen las cargas al suelo. Si un cuerpo esta cargado negativamente, al hacer tierra los electrones se mueven hacia éste; pero si esta cargado positivamente, el cuerpo atrae electrones del suelo y se neutraliza.

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Publicada on octubre 13, 2009 at 12:26 pm  Dejar un comentario  

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