CARGA ELECTRICA Y LEY DE COULOMB


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   Vamos a estudiar que es la carga eléctrica y la ley de coulomb. Al final veremos un video con ejemplos prácticos de aplicación de las cargas eléctricas de los cuerpos.  
 

CARGA ELECTRICA


   La carga eléctrica es la cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo. La carga más pequeña posible es la de un electrón. De hecho, el electrón se usa como referencia de carga eléctrica, pero ojo la unidad de carga no es el electrón, es el culombio. Luego veremos que es exactamente un culombio.

   Los átomos de un cuerpo son eléctricamente neutros, es decir la carga negativa de sus electrones se anula con la carga positiva de sus protones. Como puedes ver en la siguiente imagen un átomo tiene el mismo número de protones con carga positiva que de electrones con carga negativa. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Un protón tiene la misma carga eléctrica que un electrón pero con signos contrarios, por eso el conjunto del átomo tiene carga eléctrica nula o cero.



   Todos los cuerpos están formados por átomos. Podemos cargar un cuerpo positivamente si le robamos electrones a sus átomos (le quitamos cargas -). En este caso el cuerpo quedará con Potencial Positivo (carga positiva).

   Podemos cargarlo negativamente si le añadimos electrones (le añadimos cargas -). En este caso el cuerpo quedará con Potencial Negativo (carga negativa).

   Si quieres saber más sobre el átomo te recomendamos este enlace: El Átomo.

   Si tenemos un cuerpo con potencial negativo y otro con potencial positivo, entre estos dos cuerpos tenemos una diferencia de potencial (d.d.p.).

   Los cuerpos tienden, siempre que pueden, ha estar en estado neutro que es su estado natural, es decir a no tener carga, es por ello que si conectamos los dos cuerpos con un conductor (elemento por el que pueden pasar los electrones fácilmente) los electrones del cuerpo con potencial negativo (le sobran electrones) pasan por el conductor al cuerpo con potencial positivo (le faltan electrones). ¿Por qué?

   Pues para que los dos cuerpos tiendan a su estado natural, es decir, estado neutro.

   Acabamos de generar corriente eléctrica, ya que este movimiento de electrones es lo que se llama corriente eléctrica.

   Luego es necesario una d.d.p entre dos puntos para que cuando los conectemos con un conductor se genere corriente eléctrica. La diferencia de carga (d.d.p.) de los dos cuerpos será la causante de la corriente eléctrica de uno a otro.

carga electrica



    La carga eléctrica que posee un cuerpo se mide en culombios (C). Un culombio equivale a la carga de 6,25 x 1018 electrónes.

   La fórmula para calcular la carga en un circuito eléctrico es:

   Fórmula Carga Eléctrica: Q = I x t ;

   Donde Q es la carga en culombios, I la intensidad en Amperios y t el tiempo en segundos. De esta fórmula se deduce la propia definición del culombio.

   Un culombio es la cantidad de carga eléctrica que circula durante 1 segundo a través de una seccion de un conductor, cuya intensidad de corriente es 1 amperio.

   La carga eléctrica es una cantidad conservada. Esto significa que no se crea ni se destruye, y el importe neto de la carga eléctrica en el universo es constante e inmutable.

    Cargas positivas y negativas pueden neutralizarse entre sí, o partículas neutras pueden dividirse para formar pares de carga positiva y negativa de las partículas, pero la cantidad neta de carga, sigue siendo siempre la misma. 

    Campo Electrico

   Cualquier cuerpo que tenga carga eléctrica (negativa o positiva) genera alrededor de él lo que se llama un campo eléctrico. Imagina un imán. Si ponemos un hierro cerca de él este se verá atraido por el imán, pero si el hierro está demasiado lejos, no lo atrae. Esto es porque el imán tiene un campo a su alrededor donde atrae el hierro, pero fuera de ese campo el imán no atrae al hierro. Esta zona alrededor del imán donde si ponemos un hierro el imán lo va a traer es lo que se llama el campo magnético del imán. Fuera de su campo no tiene efecto la propiedad de imantar. Pues bien en el caso de una carga eléctrica sucede lo mismo, pero en lugar de un campo magnético tienen un campo eléctrico a su alrededor, donde si colocamos otra carga eléctrica se verá afectada por este campo eléctrico de la carga. Recuerda, cargas del mismo sentido se repelen, de signos contrarios se atraen. Estas fuerzas se llaman fuerzas de coulomb. Luego veremos su ley.

carga electrica campo

   Sabemos que cuando introducimos una carga dentro de un campo eléctrico de otra carga, sobre la que introducimos en el campo se genera una fuerza que produce que la carga adquiera energía potencial. Esta energía potencial, pero por unidad de carga, es lo que se llama potencial eléctrico. Luego las cargas eléctricas generan un campo eléctrico a su alrededor con potenciales eléctricos.

   Si quieres saber más sobre esto, te recomendamos que visites el siguiente enlace: Energia Potencial Electrica.

LEY DE COULOMB


   La ley de Coulomb señala que la fuerza F (newton, N) con que dos carga eléctricas q1 y q2 (en culombios, C) se atraen o se repelen es proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (en metros, m) que las separa.

   Veamos la Ley de Coulomb y su Formula:

ley de coulomb

   k es una constante conocida como constante de Coulomb o constante eléctrica del medio en el que se encuentren las cargas.

   En el vacío y en el Sistema Internacional de unidades vale K = 9 x 10-9N m2/C2 (9 por 10 elevado a menos 9. La unidad es newtons x metros cuadrados partido por culombios al cuadrado).

   Si las dos cargas tienen igual signo, la fuerza es positiva y las dos cargas se repelen (fuerza de repulsión, como es el caso de la imagen de arriba). Si las cargas son de signos opuestos, la fuerza es negativa y las dos cargas se atraen (fuerza de atracción).

   La fuerza de Coulomb es una de las dos fuerzas fundamentales que se nota en una escala macroscópica, la otra es la gravedad.

   Sin embargo, la fuerza eléctrica es mucho, mucho más fuerte que la gravedad. La fuerza de Coulomb de repulsión entre dos protones debido a su carga es de 4,1 x 1042 (10 elevado a 42) veces más fuerte que la fuerza gravitatoria de atracción entre ellos debido a su masa.

   Vamos a ver ejemplos prácticos de los efectos de la ley de coulomb en el siguiente video y experimentos con cargas eléctricas:





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