La carga eléctrica es la capacidad de los cuerpos de ser una fuente de campos electromagnéticos. Así es como se ve la definición enciclopédica de una cantidad eléctrica importante. Las principales leyes asociadas con él son la ley de Coulomb y de conservación de carga. En este artículo consideraremos la ley de conservación de la carga eléctrica, intentaremos dar una definición en palabras simples y brindar todas las fórmulas necesarias.
El concepto "carga eléctrica"Presentado por primera vez en 1875 este año. La redacción ley de Coulomb establece que la fuerza que actúa entre dos partículas cargadas dirigidas en línea recta es directamente proporcional a la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.
Esto significa que al mover las cargas 2 veces, la fuerza de su interacción disminuirá cuatro veces. Y así es como se ve en forma vectorial:
Límite de aplicabilidad de lo anterior:
- cargos puntuales;
- cuerpos cargados uniformemente;
- su acción es válida a grandes y cortas distancias.
Los méritos de Charles Coulomb en el desarrollo de la ingeniería eléctrica moderna son excelentes, pero pasemos al tema principal del artículo: la ley de conservación de la carga. Afirma que la suma de todas las partículas cargadas en un sistema cerrado no cambia. En palabras simples, las cargas no pueden surgir ni desaparecer así. Al mismo tiempo, no cambia en el tiempo y se puede medir (o dividir, cuantificar) en partes que sean múltiplos de una carga eléctrica elemental, es decir, un electrón.
Pero recuerde que en un sistema aislado, las nuevas partículas cargadas surgen solo bajo la influencia de ciertas fuerzas o como resultado de cualquier proceso. Entonces, los iones surgen como resultado de la ionización de gases, por ejemplo.
Si le preocupa la pregunta, ¿quién y cuándo descubrió la ley de conservación de la carga? Fue confirmado en 1843 por el gran científico Michael Faraday. En experimentos que confirman la ley de conservación, la cantidad de cargas se mide con electrómetros, su apariencia se muestra en la siguiente figura:
Pero confirmemos nuestras palabras con la práctica. Tome dos electrómetros, coloque un disco de metal en la varilla de uno, cúbralo con un paño. Ahora necesitamos otro disco de metal en el mango dieléctrico. Hay tres en un disco sobre un electrómetro y se electrifican. Cuando se retira el disco con el mango dieléctrico, el electrómetro mostrará qué tan cargado se ha vuelto, con el disco con el mango dieléctrico tocamos el segundo electrómetro. Su flecha también se desviará. Si ahora cerramos dos electrómetros con una varilla en los mangos dieléctricos, sus flechas volverán a su posición original. Esto sugiere que la carga eléctrica total o resultante es cero y su valor en el sistema sigue siendo el mismo.
De ahí sigue la fórmula que describe la ley de conservación de la carga eléctrica:
La siguiente fórmula dice que el cambio en la carga eléctrica en el volumen es equivalente a la corriente total a través de la superficie. Esto también se denomina "ecuación de continuidad".
Y si vamos a un volumen muy pequeño, obtenemos la ley de conservación de carga en forma diferencial.
También es importante saber cómo se relacionan la carga y el número de masa. Cuando se habla de la estructura de sustancias, a menudo se escuchan palabras como moléculas, átomos, protones y similares. Entonces, el número de masa es el número total de protones y neutrones, y el número de protones y electrones en el núcleo se llama número de carga. En otras palabras, el número de carga se llama carga del núcleo y siempre depende de su composición. Bueno, la masa de un elemento depende del número de sus partículas.
Finalmente, recomendamos ver el video, que trata todo este tema con más detalle:
Por lo tanto, examinamos brevemente las cuestiones relacionadas con la ley de conservación de la carga eléctrica. Es una de las leyes fundamentales de la física junto con las leyes de conservación del momento y la energía. Su acción es impecable y con el paso del tiempo y el desarrollo de la tecnología no es posible refutar su vigencia. ¡Esperamos que después de leer nuestra explicación, todos los puntos clave de esta ley le hayan quedado claros!
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