Cuando un globo se frota contra un suéter, el globo se carga. Debido a esta carga, el globo puede adherirse a las paredes, pero cuando se coloca junto a otro globo que también ha sido frotado, el primer globo volará en la dirección opuesta.
conclusiones clave: campo eléctrico
- Una carga eléctrica es una propiedad de la materia que hace que dos objetos se atraigan o repelen dependiendo de sus cargas (positivas o negativas).
- Un campo eléctrico es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado eléctricamente en el que una carga eléctrica sentiría fuerza.
- Un campo eléctrico es una cantidad vectorial y se puede visualizar como flechas que van hacia o lejos de las cargas. las líneas se definen como apuntando radialmente hacia afuera , lejos de una carga positiva, o radialmente hacia adentro , hacia una carga negativa.
Este fenómeno es el resultado de una propiedad de la materia llamada carga eléctrica. las cargas eléctricas producen campos eléctricos: regiones del espacio alrededor de partículas u objetos cargados eléctricamente en los cuales otras partículas u objetos cargados eléctricamente sentirían fuerza.
definición de carga eléctrica
Una carga eléctrica, que puede ser positiva o negativa, es una propiedad de la materia que hace que dos objetos se atraigan o repelen. si los objetos tienen carga opuesta (positivo-negativo), se atraerán; si tienen una carga similar (positiva-positiva o negativa-negativa), se repelerán.
la unidad de carga eléctrica es el coulomb, que se define como la cantidad de electricidad que transporta una corriente eléctrica de 1 amperio en 1 segundo.
Los átomos , que son las unidades básicas de la materia , están formados por tres tipos de partículas: electrones , neutrones y protones . Los electrones y los protones están cargados eléctricamente y tienen una carga negativa y positiva, respectivamente. un neutrón no tiene carga eléctrica.
Muchos objetos son eléctricamente neutros y tienen una carga neta total de cero. Si hay un exceso de electrones o protones, produciendo así una carga neta que no es cero, los objetos se consideran cargados.
Una forma de cuantificar la carga eléctrica es mediante el uso de la constante e = 1.602 * 10-19 coulombs. un electrón, que es la más pequeña cantidad de carga eléctrica negativa, tiene una carga de -1.602 * 10 -19 culombios. un protón, que es la cantidad más pequeña de carga eléctrica positiva, tiene una carga de +1.602 * 10 -19 culombios. así, 10 electrones tendrían una carga de -10 e, y 10 protones tendrían una carga de +10 e.
ley de Coulomb
las cargas eléctricas se atraen o se repelen entre sí porque ejercen fuerzas entre sí. La ley de Coulomb describe la fuerza entre dos cargas puntuales eléctricas, cargas idealizadas que se concentran en un punto en el espacio . La ley de Coulomb establece que la fuerza, o magnitud, de la fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional a las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional a la distancia entre las dos cargas.
matemáticamente, esto se da como:
f = (k | q 1 q 2 |) / r 2
donde q 1 es la carga de la primera carga puntual, q 2 es la carga de la segunda carga puntual, k = 8.988 * 10 9 nm 2 / c 2 es la constante de coulomb y r es la distancia entre dos cargas puntuales.
aunque técnicamente no hay cargas puntuales reales, los electrones, los protones y otras partículas son tan pequeñas que pueden aproximarse mediante una carga puntual.
fórmula de campo eléctrico
una carga eléctrica produce un campo eléctrico, que es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado eléctricamente en el que una carga eléctrica sentiría fuerza. El campo eléctrico existe en todos los puntos del espacio y se puede observar al introducir otra carga en el campo eléctrico. sin embargo, el campo eléctrico puede aproximarse a cero para fines prácticos si las cargas están lo suficientemente alejadas entre sí.
Los campos eléctricos son una cantidad vectorial y se pueden visualizar como flechas que van hacia o lejos de las cargas. las líneas se definen como apuntando radialmente hacia afuera , lejos de una carga positiva, o radialmente hacia adentro , hacia una carga negativa.
la magnitud del campo eléctrico viene dada por la fórmula e = f / q, donde e es la fuerza del campo eléctrico, f es la fuerza eléctrica yq es la carga de prueba que se está usando para "sentir" el campo eléctrico .
ejemplo: campo eléctrico de 2 puntos de carga
para cargos de dos puntos, f está dado por la ley de coulomb arriba.
- por lo tanto, f = (k | q 1 q 2 |) / r 2 , donde q 2 se define como la carga de prueba que se utiliza para "sentir" el campo eléctrico.
- luego usamos la fórmula del campo eléctrico para obtener e = f / q 2 , ya que q 2 se ha definido como la carga de prueba.
- después de sustituir f, e = (k | q 1 |) / r 2 .
fuentes
- Fitzpatrick, Richard. " Campos eléctricos " . La universidad de texas en austin , 2007.
- Lewandowski, Heather y Chuck Rogers. "Campos eléctricos". Universidad de colorado en boulder , 2008.
- richmond, michael. " Carga eléctrica y ley de culombia ". Instituto de tecnología de rochester.