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Carga Eléctrica

INTRODUCCIÓN

La carga eléctrica constituye una propiedad fundamental de la materia. Se manifiesta a través de ciertas fuerzas, denominadas electrostáticas, que son las responsables de los fenómenos eléctricos. Su influencia en el espacio puede describirse con el auxilio de la noción física de campo de fuerzas. El concepto de potencial hace posible una descripción alternativa de dicha influencia en términos de energías.

OBJETIVOS:

1. Investigar cuantos tipos de cargas existen y la forma de interactuar entre si
2. Determinar el tipo de carga que posee un cuerpo cargado
3. Cargar un cuerpo con los dos tipos de carga (+y-), y observar los efectos de atracción y repulsión entre los cuerpos

A.- Electrización por contacto
Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

B.- Electrización por frotamiento
Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.
Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.

C.- Electrización por inducción
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.
Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente
Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
En términos de movimiento de electrones, cuando...
A.- Un objeto con carga positiva se conecta a tierra:
Existe un flujo de electrones de tierra hasta la carga, carga neutra.
B.- Una esfera con carga negativa se pone en contacto con una neutra:
Existe un flujo de electrones de la carga hacia tierra.
C.- Una barra con carga positiva se acerca a una placa metálica neutra y aislada:
   Se atraen los cuerpos.

MARCO TEORICO:

Carga eléctrica.

Los átomos están constituidos por un núcleo y una corteza(órbitas) En el núcleo se encuentran muy firmemente unidos los protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Alrededor del núcleo se encuentran las órbitas donde se encuentran girando sobre ellas los electrones. Los electrones tienen carga negativa.

Ambas cargas la de los protones(positiva) y la de los electrones(negativa) son iguales, aunque de signo contrario.

La carga eléctrica elemental es la del electrón. El electrón es la partícula elemental que lleva la menor carga eléctrica negativa que se puede aislar. Como la carga de un electrón resulta extremadamente pequeña se toma en el S.I.(Sistema Internacional) para la unidad de Carga eléctrica el Culombio que equivale a 6,24 10E18 electrones.
Para denominar la carga se utiliza la letra Q y para su unidad la C.
Ejemplo: Q = 5 C

En la tabla adjunta se muestra la masa y la carga de las partículas elementales.

Para el estudio de la electricidad nos basta con este modelo aproximado del átomo, con sus partículas elementales(electrón, protón y neutrón). Los protones son de carga eléctrica positiva y se repelen entre sí. Los electrones son de carga eléctrica negativa y se repelen entre sí. Los neutrones no tienen carga eléctrica.
Entre los electrones y los protones se ejercen fuerzas de atracción. Puesto que los electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo existe también una fuerza centrípeta que tiende a alejar del núcleo a los electrones. Entre dichas fuerzas se establece un equilibrio, de tal manera que los electrones giran en las órbitas y no son atraídos por los protones del núcleo y tampoco se salen de sus órbitas.

Ley de Coulomb.

Como ya se ha dicho cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.
Coulomb en 1777 enunció la ley de la Electrostática(electricidad estática) que lleva su nombre(Ley de Coulomb):
La intensidad de la fuerza (F) con la cual dos cargas eléctricas puntuales se atraen o se repelen, es directamente proporcional al producto de sus cargas(Q1 y Q2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia(r) que las separan.

Donde: F: Fuerza expresada en Newtons[N] Q1 y Q2: Cargas expresadas en Culombios[C] R: Distancia de separación entre las cargas expresada en metros[m] K: Constante: 9·10E9 Nm2/C2 para el aire o vacío.

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CONCLUCIONES:

o Todos los cuerpos se cargan eléctricamente por frotamiento

o Depende de la carga La pérdida o ganancia de electrones de los Átomos que compongan al Objeto Los cuerpos constituidos del mismo material se cargan eléctricamente con cargas del mismo signo y al Acercarse se repulsan.

o Las cargas de un material si permanecen en el mismo sitio se conocen como electrostáticas

o Las cargas eléctricas SE PUEDEN desplazar sobre un material y se conocen como electrodinámica.

PROGRAMA EN C++

#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;
int main()
{
   float q1,q2,r,d,k;
   double f;
    cout<<" ******CARGAS ELECTRICAS*******\n" ;
    cout<<"\n";
  cout<<  " INGRESE LA CARGA 1 :  "; cin>>q1;
    cout<<" INGRESE LA CARGA 2 :  "; cin>>q2;
  cout<<  " INGRESE LA DISTANCIA ENTRE LAS CARGAS :  "; cin>>r;
  cout<<endl;
   d=pow(10,9);
   k=9*d;
   f=k*((q1*q2)/(r*r));
    cout<<  " LA FUERZA (NEWTON) = "<<f<<endl;
   cout<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}//FIN DEL PROGRAMA