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Cargas Eléctricas

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Las cargas eléctricas son una propiedad fundamental de la materia responsable de las interacciones eléctricas y magnéticas. Existen dos tipos de carga, positiva y negativa, las cuales pueden atraerse o repelerse entre sí dependiendo de su signo. La materia cotidiana está formada por partículas con carga, como protones y electrones, cuya distribución determina muchos fenómenos físicos y químicos.

La presencia de carga eléctrica modifica el espacio circundante generando campos eléctricos capaces de ejercer fuerzas sobre otras cargas. Cuando las cargas se mueven, también producen efectos magnéticos, estableciendo la base del electromagnetismo. La transferencia y circulación de cargas son además el origen de la corriente eléctrica utilizada en sistemas tecnológicos.

Las cargas eléctricas participan en procesos que van desde la estructura de los átomos y enlaces químicos hasta el funcionamiento de dispositivos electrónicos, sistemas biológicos y fenómenos atmosféricos como los rayos. Su comportamiento constituye uno de los pilares fundamentales de la física moderna.

>Modelo

ID:(822, 'ky')


Carga del Electrón

Descripción

El electrón fue descubierto por J.J. Thomson [1,2], quien determinó su Número de electrones ($n_e$), que es igual a $1.6×10^{19}C$.

Medición de la carga del electrón por J.J. tomson



Por ello, Carga de todos los electrones ($Q_e$) se puede determinar a partir de Carga del electrón ($e$) dividido por Número de electrones ($n_e$), resultando en:

$n_e =\displaystyle\frac{ Q_e }{ e }$

$n_e$
Número de electrones
$-$
$Q_e$
Carga de todos los electrones
$C$





[1] "Cathode Rays" (Rayos catódicos), J.J. Thomson, Philosophical Magazine, 1897

[2] "On the Charge of Electricity Carried by the Ions Produced by Röntgen Rays" (Sobre la carga de electricidad transportada por los iones producidos por los rayos Röntgen), J.J. Thomson, Philosophical Magazine, 1897

ID:(3211, 'gm')


Carga de los Iones

Descripción

Svante Arrhenius, en su tesis doctoral [1], postuló que existen partículas con múltiples cargas del electrón, conocidas como iones.



Por lo tanto, su número depende de la Carga de todos los iones de un tipo k ($Q_{i,k}$) y del múltiplo de la Carga del electrón ($e$). Así, Número de iones del tipo k ($n_{i,k}$) se calcula a partir de Carga de todos los iones de un tipo k ($Q_{i,k}$), dividido por la carga de cada ion, que es Carga del electrón ($e$), multiplicado por Valencia del ion k ($z_k$):

$n_{i,k} =\displaystyle\frac{ Q_{i,k} }{ z_k e }$

$n_{i,k}$
Número de iones del tipo k
$-$
$z$
Valencia
$-$
$Q_i$
Carga del ion i
$C$





[1] "Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes" (Investigación sobre la conductividad galvánica de electrolitos), Svante Arrhenius, Tesis doctoral, 1884

ID:(15774, 'gm')


Carga Total

Descripción

Carga ($Q$) se puede calcular sumando Número de electrones ($n_e$) multiplicado por Carga del electrón ($e$) y la suma de Número de iones del tipo k ($n_{i,k}$) multiplicado por Valencia ($z$), si este n mero se multiplica por Carga del electrón ($e$):

$Q = n_e \cdot e + \displaystyle\sum_k n_{i,k} \cdot z_k \cdot e$

$n_e$
Número de electrones
$-$
$n_{i,k}$
Número de iones del tipo k
$-$
$z$
Valencia
$-$
$Q$
Carga
$C$



Como las cargas opuestas se compensan, no es posible determinar el número total de cargas, ni cuántas de estas son positivas o negativas.

ID:(15775, 'gm')


Cargas Eléctricas

Descripción

Cálculos


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Cálculos

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Variables

Símbolo
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Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$n_e$
n_e
Número de electrones
-
$n_{i,k}$
n_ik
Número de iones del tipo k
-
$z$
z
Valencia
-
$Q$
Q
Carga
C
$Q_e$
Q_e
Carga de todos los electrones
C
$Q_i$
Q_i
Carga del ion i
C

ID:(822, 0)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile