Carga eléctrica
- 1. Vivimos en un mundo eléctrico. Existen pocos ejemplos tan claros del efecto que puede tener un descubrimientos científico sobre la vida cotidiana de las personas como aquellos relacionados con la electricidad. El tubo de imagen de la televisión, el teléfono celular, y prácticamente todos los aparatos moderno, basan su funcionamiento de una forma u otra, en los principios del electromagnetismo.
- 2. La carga eléctrica Desde el siglo V a.C en la antigua Grecia, se sabía que luego de frotar un trozo de ámbar con distintos materiales, éste presentaba algunas curiosas propiedades. Al conjunto de estas propiedades se le llamó electrostática, en función del vocablo utilizado por los griegos para designar al ámbar: elektron. Con el objetivo de explicar y profundizar en éste y otros fenómenos, es que los físicos construyeron en el siglo XVII el concepto de carga eléctrica. La carga eléctrica es una propiedad de la materia que presenta ciertas características.
- 3. Par de opuestos Existen dos tipos de carga eléctrica. Dos cuerpos con el mismo tipo de carga se repelen, en cambio si poseen cargas de distinta clase se atraen. Antiguamente a los tipos de carga se les denominaba resinosa y vítrea en función de los materiales usados para obtenerlas A partir de trabajos de Benjamín Franklin los nombres de estas clases de carga fueron sustituidos por negativo y positivo respectivamente.
- 4. Conservación La carga eléctrica neta de un sistema aislado* se mantiene constante. Invarianza La carga eléctrica es independiente de la velocidad del observador. La medición de magnitudes tales como la masa, el tiempo y la energía sí dependen de la velocidad del observador. *Un sistema aislado es aquél que no intercambia materia ni energía con el ambiente.
- 5. Cuantización Un cuerpo tiene propiedades eléctricas cuando presenta un exceso o defecto de electrones. La carga eléctrica no está distribuida de forma continua sino que se encuentra distribuida en “paquetes” elementales de carga (la carga elemental positiva es la del protón y la negativa la del electrón). Cada uno de estos “paquetes” posee una carga cuyo valor absoluto es de 1.6x coulomb.
- 6. Átomos En el siglo V antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito postuló, sin evidencia científica, que el Universo estaba compuesto por partículas muy pequeñas e indivisibles, que llamó "átomos“. Los átomos son objetos muy pequeños con masas igualmente minúsculas. Solo pueden ser observados mediante instrumentos especiales tales como un microscopio de efecto túnel.
- 7. El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una corteza (nube) que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual número que los protones. Más de un 99,94% de la masa del átomo está concentrada en su núcleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones.
- 8. El núcleo es el centro del átomo, es la parte más pequeña y allí se identifican todas sus propiedades químicas. Protón: descubierto por Ernest Rutherford a principios del siglo XX, es una partícula elemental que constituye parte del núcleo de cualquier átomo. El número de protones en el núcleo atómico, denominado número atómico, es el que determina las propiedades químicas del átomo en cuestión. Los protones poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los electrones.
- 9. Neutrón, partícula elemental que constituye parte del núcleo de los átomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes, Walter Bothe y Herbert Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del protón, pero el número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades químicas del átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisión, fusión o emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de carga eléctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo, desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino. Walter Bothe
- 10. Electrón: Partícula elemental descubierta en 1897 por J. J. Thomson. Los electrones de un átomo giran en torno a su núcleo, formando la denominada corteza electrónica. La masa del electrón es 1836 veces menor que la del protón y tiene carga negativa. La masa invariante (reposo) de un electrón es aproximadamente de 9.109 × 10-31 kg En condiciones normales un átomo tiene el mismo número de protones que electrones, lo que convierte a los átomos en entidades eléctricamente neutras. Si un átomo capta o pierde electrones, se convierte en un ion.
- 11. Experimento de Millikan El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón). Este experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria hacia abajo con la flotabilidad hacia arriba y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite cargadas suspendidas entre dos electrodos metálicos.
- 12. Usando un campo eléctrico conocido, Millikan y Fletcher pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico. Repitiendo el experimento para muchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valor fundamental, y calcularon que es 1,5924|(17).10-19 C, dentro de un 1% de error del valor actualmente aceptado de 1,602176487|(40).10-19 C. Propusieron que ésta era la carga de un único electrón.
- 13. Su experimento mide la intensidad de fuerza eléctrica respecto la fuerza de atracción gravitatoria en las minúsculas gotas de aceite, cargadas por rozamiento, suspendidas entre dos electrodos metálicos. Conociendo el campo eléctrico, se determina la carga en la gota.
- 14. La llamada carga elemental e es una de las constantes físicas fundamentales y su valor exacto es de gran importancia. *En 1923, Millikan, ganó el Premio Nobel de física, en parte debido a este experimento.
- 15. Bibliografía: Bonda, Eduardo; Suárez, Álvaro; Vachetta, Marcelo. Electromagnetismo Cuántica y Relatividad. Primera edición. Montevideo 2010, Ediciones el Madrugo. Sitio web: wikipedia.
- 16. Física II KAREN LUCÍA MARTÍNEZ DENIS 2014