Explorando la Carga Eléctrica: Átomos, Fuerzas y Fenómenos
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Carga Eléctrica
Los átomos son las entidades básicas que constituyen la materia de nuestro universo físico y, a su vez, están constituidos por tres partículas subatómicas llamadas: electrones, protones y neutrones.
Los protones y neutrones son partículas de masa muy similar (aproximadamente 1,67 x 10-27 kg), y se agrupan entre sí atraídas por la fuerza gravitacional de sus masas, conformando lo que llamamos el núcleo atómico. Los electrones, en cambio, poseen una masa casi dos mil veces más pequeña que los anteriores (aproximadamente 9,10 x 10-31 kg) y se mantienen alejados de este núcleo y en constante movimiento a su alrededor.
Modelos Atómicos
El primer modelo del átomo fue formulado en 1808 por John Dalton (1766-1844). En su modelo, Dalton imaginaba a los átomos como diminutas esferas, indivisibles y que no se podían destruir.
El modelo atómico de Dalton fue reemplazado en 1904 por el modelo de Joseph John Thomson (1856-1940), quien descubrió el electrón en 1897. Su modelo, conocido como el "budín de pasas", proponía electrones de carga negativa distribuidos uniformemente en un átomo positivo.
Ernest Rutherford (1871-1937) refutó este modelo con su experimento, descubriendo el núcleo atómico. Rutherford propuso que los electrones orbitan alrededor de un núcleo denso y positivo.
En 1913, Niels Bohr (1885-1962) propuso un modelo donde los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo. En 1932, James Chadwick (1891-1974) descubrió el neutrón.
Comportamiento de Protones y Electrones
Los protones se repelen entre sí, al igual que los electrones. Sin embargo, protones y electrones se atraen mutuamente. Esta propiedad se denomina carga eléctrica y origina los fenómenos eléctricos.
Se denomina carga eléctrica positiva a la del protón y carga eléctrica negativa a la del electrón. Cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen.
Ionización
La ionización es el fenómeno de ganar o perder electrones. Un átomo con carga eléctrica se denomina ion. Un anión es un ion negativo (gana electrones) y un catión es un ion positivo (pierde electrones).
Culombio y Ley de Coulomb
La unidad de carga eléctrica es el culombio [C]. La ley de Coulomb establece que la fuerza entre dos cargas es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas:
F = k * (q1 * q2) / d2
Campo Eléctrico
El campo eléctrico es el espacio alrededor de una carga donde se ejerce influencia sobre otras cargas. La intensidad del campo eléctrico se mide por la fuerza que ejerce sobre una unidad de carga positiva.
Líneas de Fuerza
- Salen de las cargas positivas y entran en las negativas.
- El número de líneas es proporcional al valor de la carga.
- Dos líneas de fuerza nunca se cruzan.
Flujo del Campo Eléctrico
El flujo del campo eléctrico es la medida de las líneas de fuerza que atraviesan una superficie: ? = E * S
Trabajo Eléctrico y Energía Potencial
El trabajo eléctrico es el realizado para mover una carga en un campo eléctrico. La energía potencial eléctrica es la capacidad de realizar este trabajo.
Potencial Eléctrico y Diferencia de Potencial
El potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga. La diferencia de potencial es el trabajo necesario para mover una carga entre dos puntos.