En la naturaleza no todo se puede explicar desde el punto de vista de la mecánica, MKT y termodinámica, también existen fenómenos electromagnéticos que afectan al cuerpo, sin depender de su masa. La capacidad de los cuerpos para ser una fuente de campos electromagnéticos se caracteriza por una cantidad escalar física: una carga eléctrica. Se introdujo por primera vez en la ley de Coulomb en 1785, pero se llamó la atención sobre su existencia incluso antes de nuestra era. En este artículo te contamos en palabras sencillas qué es una carga eléctrica y cómo se mide.
Contenido:
- Historia de descubrimientos
- Información teórica
- Que se mide
- Conductores, semiconductores y dieléctricos
- Cómo se expresa la interacción
- Métodos de medición
Historia de descubrimientos
Incluso en la antigüedad, se notó que si frotas ámbar sobre seda, la piedra comenzará a atraer objetos ligeros hacia sí misma. William Hilbert estudió estos experimentos hasta finales del siglo XVI. En el informe sobre el trabajo realizado, los objetos que pueden atraer a otros cuerpos se denominan electrificados.
Los siguientes descubrimientos en 1729 fueron realizados por Charles Dufay, observando el comportamiento de los cuerpos cuando se frotan contra diferentes materias. Así, demostró la existencia de dos tipos de cargas: la primera se forma cuando la resina roza la lana y la segunda cuando el vidrio roza la seda. Lógicamente, los llamó "resinosos" y "vidriosos". Benjamin Franklin también exploró este tema e introdujo los conceptos de carga positiva y negativa. En la ilustración, B. Franklin atrapa un rayo.
Charles Coulomb, cuyo retrato se muestra a continuación, descubrió la ley, que más tarde se llamó ley de Coulomb. Describió la interacción de dos cargas puntuales. También pudo medir el valor e inventó un equilibrio de torsión para esto, del que hablaremos más adelante.
Y ya a principios del siglo pasado, Robert Milliken, como resultado de los experimentos, demostró su discreción. Esto significa que la carga de cada cuerpo es igual a un múltiplo entero de la carga eléctrica elemental, y el electrón es elemental.
Información teórica
Una carga eléctrica es la capacidad de los cuerpos para crear un campo electromagnético. En física, la sección de electrostática estudia las interacciones de cargas que están estacionarias en relación con el marco de referencia inercial seleccionado.
Que se mide
La unidad de medida SI se llama "Coulomb": es una carga eléctrica que pasa a través de una sección transversal de un conductor de 1 amperio en 1 segundo.
La designación de la letra es Q o q. Puede tomar valores tanto positivos como negativos. El nombre es en honor al físico Charles Coulomb, él derivó una fórmula para encontrar las fuerzas de interacción entre ellos, se llama "Ley de Coulomb":
En él, q1, q2 son los módulos de cargas, r es la distancia entre ellos, k es el coeficiente de proporcionalidad.
La fórmula es similar a la ley de atracción, en principio, describe tal interacción. Tiene la masa más pequeña. Su carga eléctrica es negativa y es igual a:
-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl
Un positrón es lo opuesto a un electrón y también consta de una carga elemental positiva.
Además de ser discreta, cuantificada o medida en porciones, la Ley de Conservación también es válida para ello. cargos, lo que sugiere que en un sistema cerrado solo los cargos de ambos señales. En términos simples, la suma algebraica (teniendo en cuenta los signos) de las cargas de partículas y cuerpos, en un sistema cerrado (aislado) siempre permanece sin cambios. No cambia con el tiempo o cuando la partícula se mueve, es constante durante su vida. Las partículas cargadas más simples se comparan convencionalmente con cargas eléctricas.
La ley de conservación de las cargas eléctricas fue confirmada por primera vez por Michael Faraday en 1843. Ésta es una de las leyes fundamentales de la física.
Conductores, semiconductores y dieléctricos
Hay muchos cargos gratuitos en conductores. Se mueven libremente por todo el cuerpo. Casi no hay portadores libres en los semiconductores, pero si transfieres una pequeña energía al cuerpo, se forman, como resultado de lo cual el cuerpo comienza a conducir una corriente eléctrica, es decir las cargas eléctricas comienzan a moverse. Los dieléctricos son sustancias donde el número de portadores libres es mínimo, por lo que la corriente no puede fluir a través de ellos o puede en determinadas condiciones, por ejemplo, un voltaje muy alto.
Cómo se expresa la interacción
Las cargas eléctricas se atraen y se repelen entre sí. Esto es similar a la interacción de los imanes. Todo el mundo sabe que si frotas una regla o un bolígrafo en tu cabello, se electrifica. Si lo lleva al papel en este estado, se adherirá al plástico electrificado. Durante la electrificación, se produce una redistribución de cargas, de modo que hay más en una parte del cuerpo y menos en la otra.
Por la misma razón, a veces te electrocuta un suéter de lana u otras personas cuando las tocas.
Producción: las cargas eléctricas con un signo tienden entre sí, y con diferentes, se repelen. Fluyen de un cuerpo a otro cuando se tocan.
Métodos de medición
Hay varias formas de medir la carga eléctrica, echemos un vistazo a algunas de ellas. El dispositivo de medición se llama balanza de torsión.
El equilibrio de Coulomb es un equilibrio de torsión de su invención. El significado radica en el hecho de que una barra de luz con dos bolas en los extremos y una bola cargada estacionaria está suspendida en un recipiente en un hilo de cuarzo. El otro extremo del hilo está unido a la tapa. La bola estacionaria se retira para impartirle una carga, después de lo cual debe volver a instalarla en el recipiente. Después de eso, la parte suspendida en el hilo comenzará a moverse. El recipiente está marcado con una escala graduada. El principio de su funcionamiento se refleja en el video.
Otro dispositivo para medir la carga eléctrica es el electroscopio. Al igual que los anteriores, es un recipiente de vidrio con un electrodo sobre el que se fijan dos láminas de metal. El cuerpo cargado se lleva al extremo superior del electrodo, a lo largo del cual la carga fluye hacia la lámina, como resultado, ambas hojas se cargarán con el mismo nombre y comenzarán a repeler. La cantidad de carga está determinada por cuánto desvían.
Un electrómetro es otro instrumento de medición. Consta de una barra de metal y una flecha giratoria. Cuando un cuerpo cargado toca el electrómetro, las cargas fluyen por la varilla hacia la flecha, la flecha se desvía e indica un cierto valor en la escala.
Finalmente, recomendamos ver otro video útil sobre el tema:
Hemos considerado una cantidad física importante. Las enseñanzas al respecto permitieron ampliar significativamente el conocimiento sobre la electricidad en general. La contribución a la ciencia y la tecnología es bastante significativa, y el campo de aplicación de este conocimiento está asociado a la medicina. Los ionizadores de aire tienen un efecto positivo en el cuerpo humano: aceleran el suministro de oxígeno del aire a las células. Un ejemplo de tal dispositivo es la lámpara de araña Chizhevsky. Ahora sabes qué es la carga eléctrica y cómo se mide.
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