¿Qué es la carga eléctrica?
En la física moderna, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia
responsable de producir las interacciones electrostáticas.
En la actualidad no se sabe qué es o por qué se origina dicha carga, lo
que si se conoce es que la materia ordinaria se compone de átomos y
estos a su vez se componen de otras partículas llamadas protones (p+)
y electrones (e-). Los primeros se encuentran en lo que se denomina
núcleo del átomo y los segundos, en lo que se denomina corteza, girando en
torno al núcleo. Dado que se encuentran en la periferia, estos se fugan (se
pierden) o ingresan (se ganan) con facilidad.
Al igual que existen dos tipos de electrización (atractiva y repulsiva),
existen dos tipos de carga (positiva y negativa). Los electrones poseen cargas
negativas y los protones positivas, aunque son idénticas en valor
absoluto. Robert Millikan, en 1909 pudo medir el valor de dicha carga,
simbolizado con la letra e, estableciendo que:
e = 1.602 · 10-19 culombios
Fuerza Eléctrica
En 1785, Charles Augustin de
Coulomb (1736-1806), físico e ingeniero francés que también enunció las leyes
sobre el rozamiento, presentó en la Academia de Ciencias de París, una memoria
en la que se recogían sus experimentos realizados sobre cuerpos cargados, y
cuyas conclusiones se pueden resumir en los siguientes puntos:
- Los cuerpos cargados sufren una fuerza
de atracción o repulsión al aproximarse.
- El valor de dicha fuerza es
proporcional al producto del valor de sus cargas.
- La fuerza es de atracción si
las cargas son de signo opuesto y de repulsión si
son del mismo signo.
- La fuerza es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Estas conclusiones
constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb.
La fuerza eléctrica con
la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente
proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.
F=K⋅Q⋅qr2
Dónde:
- F es la fuerza eléctrica de atracción o
repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).
- Q y q son los valores de las dos cargas
puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).
- r es el valor de la distancia que las
separa. En el S.I. se mide en metros (m).
- K es una constante de proporcionalidad
llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante
universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En
concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando
unidades en el S.I.
Si te fijas bien, te darás
cuenta que si incluyes el signo en los valores de las cargas, el valor de la
fuerza eléctrica en esta expresión puede venir acompañada de un signo. Este
signo será:
- positivo. cuando
la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen). ( + · + = + o -
· - = + )
- negativo. cuando
la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). ( + · - = - o - · + = -
)
Por tanto, si te indican que
dos cargas se atraen con una fuerza de 5 N, no olvides que en realidad la fuerza
es -5 N, porque las cargas se atraen.
Bibliografías:
https://www.fisicalab.com/apartado/carga-electrica#contenidos
https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-coulomb#contenidos
