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Lección 4

La carga eléctrica está cuantizada y siempre se conserva

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La carga eléctrica existe como paquetes discretos (q = Ne) y siempre se conserva

Se tiene la siguiente ecuación:  

q = Ne

donde q es el valor de la carga, "e" es la unidad fundamental de carga y N es un número entero positivo (0, 1, 2, 3, 4, 5...).

Se dice entonces que la carga eléctrica de un cuerpo es un número entero de la unidad fundamental de carga. Esto lo demostró el físico Robert Millikan en 1909.

Analicemos está conclusión desde lo que hemos visto hasta el momento:

Los cuerpos están cargados eléctricamente por la ganancia o por la pérdida de electrones libres. Recordemos el caso de la barra rígida de caucho: la barra al frotarse con el paño de lana queda cargado NEGATIVAMENTE por la GANANCIA de electrones libres. Electrones que por frotación pasaron del paño hacia la barra.

Ahora recordemos el caso de la barra de vidrio: la barra de vidrio al frotarse con la tela de seda entonces queda cargada POSITIVAMENTE por la PÉRDIDA de electrones de valencia. Electrones que por frotación se convirtieron en libres y luego pasaron de la barra hacia la tela.

Regresemos a la ecuación q = Ne y pensemos en la barra rígida de caucho cargada eléctricamente. Un electrón libre es una partícula y cuando nos referimos a electrones libres en plural hacemos referencia a varias partículas las cuales si las contamos entonces se obtiene un número entero (un electrón, o dos electrones, o tres electrones... ) y el aporte de la carga de cada electrón es lo que se llama unidad fundamental de carga (e). Entonces la carga total q es la suma de las cargas que aporta cada electrón. Por lo tanto la carga total q es igual al número de electrones N por la carga eléctrica "e" que aporta un electrón. En el caso de la barra de caucho estamos hablando de una carga eléctrica negativa. Por convención la carga eléctrica del electrón es de signo negativo y se dice que la carga del electrón es -e.

Regresemos otra vez a la ecuación q = Ne pero pensemos en la barra de vidrio cargada eléctricamente. En este caso la barra de vidrio, antes de perder los electrones, estaba eléctricamente neutro, o sea que no estaba cargado eléctricamente o dicho de otra manera tenía igual número de electrones y protones. Luego de frotarse la barra entonces ella pierde electrones, y los protones que hacen la diferencia, O SEA ESTOS que tienen carga positiva +e son los que determinan finalmente la carga eléctrica de la barra. Observar que la cantidad de protones que hacen la diferencia es igual a la cantidad de electrones que se perdieron. Por lo tanto la carga total q de la barra de vidrio es igual al número de protones que hacen la diferencia N por la carga eléctrica "+e" que aporta un protón. 

De lo anterior concluimos que:

  • La carga eléctrica de un electrón es negativa y se representa como -e.

  • La carga eléctrica de un protón es positiva y se representa como +e.

  • La magnitud de la carga de un electrón y de un protón son iguales y de signo contrario.

  • Que al frotarse dos cuerpos que quedan cargados eléctricamente entonces la carga eléctrica del que queda positivo es igual en magnitud a la carga eléctrica del que queda negativo. Sus cargas tienen igual magnitud pero signo contrario. A esto se le llama "Conservación de la Carga", o sea que la carga eléctrica siempre se conserva. Cuando dos cuerpos se frotan no se crea carga, solo se transfiere. La cantidad de carga positiva que gana este cuerpo es la misma cantidad de carga positiva que gana este otro.

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