Carga Eléctrica

Un experimento que quizás hayas realizado alguna vez, consiste en frotar un peine de plástico en el pelo o sobre la ropa y luego acercarlo a pequeños trozos de papel que comienzan a moverse atraídos por él

Este fenómeno que para muchos puede parecer "mágico" tiene una explicación física; para que puedas comprender, debemos previamente estudiar una propiedad muy importante de la materia denominada carga eléctrica

En la naturaleza existen dos tipos de cargas:

• carga positiva que se representa con el signo "+"
• carga negativa que se representa con el signo "-"

Al acercar dos cuerpos cargados, éstos realizan fuerzas entre sí, cuyas características dependen del tipo de carga que posean:

• Si las cargas de los cuerpos son de diferente signo (una positiva y otra negativa) las fuerzas entre ellos son de atracción.
• Si las cargas de los cuerpos son de igual signo (ambas positivas o ambas negativas) las fuerzas entre ellos son de repulsión.

Estas interacciones entre cuerpos cargados las podemos ver representadas esquemáticamente en la figura

¿Dónde se encuentran las cargas eléctricas?

Todos los objetos, independientemente del material que estén formados, de su tamaño o forma contienen cargas eléctricas.

Consideremos alambre de cobre al que queremos dividir hasta llegar al trocito mas pequeño posible. Para ello comenzaríamos a fraccionarlo en trozos cada vez más chicos, quizás tan pequeños, que dejaríamos de verlos.

Si pudiéramos seguir con este procedimiento llegaríamos a obtener la menor porción de cobre: una partícula submicroscópica de cobre que recibe el nombre de átomo.

El átomo es la menor porción de materia que conserva las propiedades del elemento. Por ejemplo, un átomo de cobre es la menor cantidad de materia que conserva las propiedades del elemento.

¿Qué relación tiene el átomo con las cargas eléctricas?

Mediante investigaciones se ha elaborado un modelo de átomo que lo describe con dos partes o zonas:

• Núcleo: zona central
• Periferia: zona que rodea al núcleo

Se sabe también que todos los átomo estan a su vez formados por partículas llamadas subatómicas. De todas ellas mencionaremos tres, llamadas partículas fundamentales

• El protón: tiene carga positiva y está ubicado en el núcleo.
• El electrón: tiene carga negativa, está ubicado en la periferia y se encuentra en continuo movimiento.
• El neutrón: no tiene carga y se ubica en el núcleo.

Por ejemplo en un átomo de cobre, está formado por:

29 protones en el núcleo

29 electrones en la periferia

34 neutrones en el núcleo

En el átomo las cargas positivas (protones) se ubican en el núcleo y las cargas negativas (electrones) están ubicadas en la periferia.

Como hemos dicho, todos los materiales tienen cargas eléctricas ubicadas en sus átomo. Si los átomos son submicroscópicos y los electrones y protones son partículas que los forman, entonces en cualquier trozo de materia por pequeño que sea, hay un número considerablmente grande de protones y electrones.

¿Por qué si todos los objetos tienen cargas eléctricas no se atraen o se repelen entre si?

Esto se debe a que los objetos están formados por átomos y los átomos tienen la misma cantidad de protones (cargas +) que de electrones (cargas -), siendo su carga total cero.

El átomo es eléctricamente neutro, siendo su carga total cero. El número de protones en el núcleo es igual al número de electrones en la periferia. Si un átomo pierde electrones forman un ion positivo llamado catión. Si un átomo acepta electrones forma un ion negativo llamado anión.

Para cargar un cuerpo, debemos crear mediante algún procedimiento un desequilibrio entre el número de protones y electrones, por ejemplo en el caso del peine esto se realizó fortándolo.

¿Cuál de las partículas con carga del átomo podrán moverse con mayor facilidad?

Si pensamos en la estructura del átomo que describimos, anteriormente, sin duda son los electrones los que tendrán la posibilidad de moverse fuera del átomo, por dos razones; se encuentran en la periferia y están en moviemiento.

Aplicando lo anterior al experimento del peine y los papelitos:

• Si al frotar el peine "pierde" electrones pasándoselos al material con el cual fue frotado, el peine queda cargado positivamente.
• Si el material frotado cediera electrones al peine, éste quedaría cargado negativamente.

Un objeto tiene carga total positiva si tiene mas protones que electrones.

Un objeto tiene carga total negativa si tiene mas electrones que protones

La rama de la física que estudia las cargas eléctricas, los mecanismos de carga y descarga de los cuerpos y las interacciones entre ellos, se denomina electrostática, que significa cargas en reposo.

Nuestro centro de interés ahora es la electrodinámica, que estudia los fenómenos físicos relacionados con las cargas eléctricas en movimiento y para ello comenzaremos definiendo qué es una corriente eléctrica