La unidad más básica de la materia era un átomo, y se demostró que un átomo no se puede dividir en pedazos más pequeños. Más tarde se demostró que un átomo puede dividirse aún más en electrones, protones y neutrones. El electrón y el protón son las cargas negativa y positiva respectivamente. La presencia de estas cargas también se puede ver y notar en la vida cotidiana. Por ejemplo, si se frota una báscula/globo sobre el cabello seco, o se mantiene cerca de él, comienza a atraer esos mechones de cabello. Esto se debe al hecho de que un globo y el cabello seco tienen cargas opuestas.
Historia de la Carga Eléctrica
La palabra Electricidad proviene de la palabra electrón que proviene de una palabra griega llamada «Elektron», que significa ámbar en griego. En 1600, William Gilbert, un filósofo, mencionó «El efecto ámbar» en su libro, que explica cómo el mineral ámbar que se usa para hacer joyas sigue teniendo pequeñas fibras de tela adheridas, lo que dificulta su uso como adorno.
Más tarde, en el siglo XVIII, Benjamin Franklin realizó experimentos y dedujo que existen cargas, y las nombró como positivas y negativas. El concepto de carga entró completamente en escena después de que se introdujeron las baterías.
Carga eléctrica
La carga eléctrica es esa propiedad de la materia que hace que la materia experimente una cierta fuerza cuando se coloca en un campo eléctrico. Las cargas estáticas producen un campo eléctrico y cuando estas cargas comienzan a moverse y se vuelven dinámicas, también producen un campo magnético, la carga en movimiento también es responsable de la producción de electricidad, para ser precisos, es el movimiento de los electrones lo que produce electricidad.
Unidad de carga
La unidad SI de Carga Eléctrica es Coulomb, y se representa como ‘C’. El valor presente en una sola carga (ya sea positiva o negativa) es 1,6 × 10 -19 C.
Fórmula
Si se necesita calcular la carga que fluye dentro de un circuito que produce corriente eléctrica, la fórmula utilizada para el mismo será,
q = yo × t
Donde, I = corriente que fluye dentro del circuito
T = Tiempo durante el cual circula la corriente.
Definición de carga de 1 culombio
1 Coulomb de carga se puede definir como la cantidad de carga transferida en un segundo.
Tipos de carga eléctrica
Solo hay dos tipos de cargas eléctricas presentes, carga positiva y carga negativa. Ambos tienen la misma cantidad de carga presente en ellos, pero con signos opuestos.
Carga positiva
Las cargas positivas también se conocen como protones y las líneas de campo eléctrico salen de la carga positiva. La carga presente en un protón es +1,6 × 10 -19 C. Si un objeto tiene carga positiva, se puede concluir que el objeto tiene más protones que electrones.
Líneas de campo eléctrico que salen de una carga positiva
Carga negativa
Las cargas negativas también se conocen como electrones. Las líneas de campo eléctrico vienen desde el infinito dentro de una carga negativa. La cantidad de carga presente en un electrón es -1.6 × 10 -19 C . Si se sabe que un objeto tiene carga negativa, eso significa que el objeto tiene más electrones que protones.
Líneas de campo eléctrico mostradas en una carga negativa
Nota:
Una de las propiedades importantes de la carga eléctrica establece que las cargas similares (carga positiva y positiva, o carga negativa y negativa) se repelen entre sí, mientras que las cargas diferentes (una carga positiva y una negativa) se atraen entre sí.
Propiedades de la carga eléctrica
- Aditividad de cargas eléctricas
En un sistema aislado, la carga total presente dentro del sistema es la suma algebraica de todas las cargas presentes (tenga en cuenta que el signo de la carga se debe tener en cuenta al momento de sumar).
Q = q 1 + q 2 + q 3 +….. q norte
- Conservación de Cargos
Se dice que las cargas se conservan siempre. Esto significa que las cargas no se pueden crear ni destruir. Las cargas se pueden transferir de un cuerpo a otro y pueden fluir en un circuito cerrado.
- Cuantización de carga
Las cargas eléctricas no se pueden definir en decimales. Siempre están presentes como el múltiplo entero de ellos. Por lo tanto, en cualquier sistema, los cargos se definen como,
q = ne
Donde, n = Números enteros
e = valor de la carga (1,6× 10 -19 C)
Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb se utiliza para definir la Fuerza entre dos cargas. Dos cargas pueden tener una fuerza de atracción o una fuerza de repulsión entre ellas.
Digamos que hay dos cargas colocadas a una distancia de ‘r’. Las cargas se denominan q1 y q2, y son cargas estacionarias colocadas en el vacío/Espacio Libre,
La fuerza se definirá como,
Donde,
es una constante
Aquí, ε o = 8.854× 10 -12 C 2 /Nm 2
Fuerza entre dos cargas q 1 y q 2 cuando se colocan en cualquier otro medio que no sea el Espacio Libre,
Donde, = Permitividad absoluta
Si se saca la relación de la fuerza en el espacio libre y la fuerza en el medio, se encuentra la relación entre la permitividad absoluta y la permitividad relativa (,
Problema de muestra
Pregunta 1: ¿Cuántos electrones hay en 1 culombio de carga?
Solución:
En un solo electrón, la carga es igual a 1. 6 × 10 -19 C
1,6 × 10 -19 C = 1 electrón
1C = 1/(1,6 × 10 -19 ) electrones
1C = 0,625 × 10 19 electrones
1C = 6,25 × 10 18 electrones
Pregunta 2: ¿La carga eléctrica es una cantidad escalar o una cantidad vectorial?
Responder:
La carga eléctrica es una cantidad escalar y esto significa que la carga eléctrica tiene magnitud pero no dirección. La propiedad de aditividad de la carga eléctrica es una buena manera de demostrar que las cargas son de naturaleza escalar. La suma algebraica no tiene en cuenta las direcciones de ninguna carga colocada en el sistema.
Pregunta 3: ¿Cuántos protones hay en 10 C de carga?
Solución:
Según la cuantización de la carga,
Q = ne
Q = 10C, n = número de protones, e = 1,6 × 10 -19 C
10 = norte × 1,6 × 10 -19
n = 625 × 10 17 protones.
Pregunta 4: En un sistema, las cargas presentes son +5C, -7C, +1C, +9C, -15C. ¿Cuál es la carga total del sistema?
Solución:
De acuerdo con la propiedad de aditividad de las cargas eléctricas,
Q = q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5
Q = +5C+ (-7C) + 1C+ 9C+ (-15C)
Q = -7C
Pregunta 5: Dos cargas +5C y +3C se colocan a 1 metro de distancia en el espacio libre. Encuentre la fuerza que actúa sobre ellos, indique también el tipo de fuerza.
Solución:
La fuerza que actúa sobre +5C y +3C en el espacio libre está dada por,
Dado que la carga +5C y +3C son de naturaleza similar, es decir, ambas son positivas, por lo tanto, la fuerza que actúa entre ellas es la Fuerza de repulsión.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA