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carga eléctrica :

Se conoce como carga eléctrica al nivel de electricidad presente en un cuerpo. Recordemos que la electricidad es una fuerza manifestada mediante el rechazo o la atracción entre las partículas cargadas, que se genera por la existencia de las partículas elementales denominadas protones (carga positiva) y electrones (carga negativa).

Puede decirse que la carga eléctrica, por lo tanto, es una propiedad física de ciertas partículas. Aquella materia con carga eléctrica genera un campo electromagnético que, a su vez, influye en ella: hay una interacción entre este campo y la carga eléctrica. Mientras que las cargas eléctricas de diferente tipo se atraen, aquellas del mismo tipo se repelen.

La ciencia ha demostrado que, en el marco de un proceso físico, la carga eléctrica presente en un sistema aislado se mantiene siempre estable. Esto supone que el resultado de la suma de las cargas negativas y las cargas positivas nunca cambia. O dicho de otro modo: que no se registra la creación o la eliminación de carga eléctrica en un sistema aislado.

estructura de la materia;

En Física, la 'materia' es aquello de lo que están hechos los objetos que constituyen el Universo observable y el no observable. Si bien durante un tiempo se consideraba que la materia tenía dos propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa, en el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad o discontinuidad que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad inferior a la de la velocidad de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.

La materia básica se organiza jerárquica-mente en varios niveles. El nivel más complejo es la agrupación en moléculas y éstas a su vez son agrupaciones de átomos. Los constituyentes de los átomos, que sería el siguiente nivel son:

Electrones: partículas con carga eléctrica negativa.
Protones: partículas con carga eléctrica positiva.
Neutrones: partículas sin carga eléctrica (pero con movimiento magnético).

Formas de cargar un cuerpo |

Electrización por contacto
Consiste en cargar los cuerpos poniéndolo en contacto con otro previamente electrizado. En este caso, ambos quedarán cargados con carga del mismo signo (+ o -).

Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.

Electrización por fricción
Se caracteriza por producir cuerpos electrizados con cargas opuestas. Esto ocurre debido a que los materiales frotados tienen diferente capacidad para *retener y entregar* electrones y cada vez que se tocan algunos electrones saltan de una superficie a otra.

Electrización por inducción
La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Esto es justamente lo que pasa cuando atraemos pequeños trozos de papel mediante un objeto cargado por frotamiento.

Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.

Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas se carga positivamente y en otras negativamente.

Se dice que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado, denominado inductor, induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

El diagrama de abajo muestra el procedimiento para electrificar un cuerpo por inducción. Es importante tener en cuenta que la carga obtenida por este método es de signo opuesto a la carga del inductor.

electroscopio forma de cargarlo

Es importante decir que el electroscopio es un instrumento que se utiliza para establecer si un cuerpo está electrizado y el signo de su carga. Lo podemos cargar negativamente o positivamente de la siguiente manera, por contacto o por inducción.

Por contacto:

Cargado negativamente, al ser tocado por un objeto cargado negativamente, por ejemplo una varilla de plástico frotada con un paño de seda.
No podemos cargar el electroscopio con carga positiva por contacto.
Por inducción:

Cargado negativamente, cuando se acerca sin tocar un cuerpo cargado con carga contraria, por ejemplo una varilla de vidrio frotada con un paño de lana (carga positiva). El electroscopio al no tener carga, se encuentra en estado neutro es decir tiene igual número de electrones y protones. Se deberá conectar a tierra el electroscopio o en su defecto tocar con un dedo el aparato para que nuestro cuerpo sirva de puente para transferir a tierra las partículas que no necesitas, en este caso los protones (+). De este modo el electroscopio quedará cargado negativamente.

Cargado positivamente, cuando se acerca sin tocar un cuerpo cargado con carga negativa, Parte de las cargas de dicho cuerpo cargado pasan al electroscopio y, como la distribución de carga espacial no es la misma, éste queda cargado en mayor cantidad con el mismo signo, lo que hace que se repelen, luego el electroscopio queda cargado positivamente.
El fenómeno de la separación de las cargas que se origina en un conductor neutro en presencia de un conductor cargado, recibe el nombre de: INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA.

La Ley de Coulomb , que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.

Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.

Entendemos por carga puntual una carga eléctrica localizada en un punto geométrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealización, pero constituye una buena aproximación cuando estamos estudiando la interacción entre cuerpos cargados eléctricamente cuyas dimensiones son muy pequeñas en comparación con la distancia que existen entre ellos.

La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario".

Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos:

a) cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática);

Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección  y sentido.

b) las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción) ; es decir, las fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección , pero de sentido contrario : Fq 1 → q 2 = −Fq 2 → q 1 ;

Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos:

a) cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática);

Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección  y sentido.

b) las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción) ; es decir, las fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección , pero de sentido contrario :

Fq 1 → q 2 = −Fq 2 → q 1 ;


Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.
En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q 1 y q 2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación como:


k es una constante conocida como constante Coulomb y las barras denotan valor absoluto .

F es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca (en función de que las cargas sean positivas o negativas).

- Si las cargas son de signo opuesto (+ y –), la fuerza "F" será negativa, lo que indica atracción

- Si las cargas son del mismo signo (– y –   ó   + y +), la fuerza "F" será positiva, lo que indica repulsión .


En el gráfico vemos que, independiente del signo que ellas posean,  las fuerzas se ejercen siempre en la misma dirección (paralela a la línea que representa r), tienen siempre igual módulo o valor (q 1 x q 2 = q 2 x q 1 ) y siempre se ejercen en sentido contrario entre ellas.

Recordemos que la unidad por carga eléctrica en el Sistema Internacional (SI) es el Coulomb.

c) hasta donde sabemos la ley de Coulomb es válida desde distancias de muchos kilómetros hasta distancias tan pequeñas como las existentes entre protones y electrones en un átomo.

Ver: PSU: Física,