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Intercambio de cargas

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Lección 19 - Cargas en una línea
Dos esferas pequeñas de aluminio tienen, cada una, una masa de 0.0250 kg, y están separadas 80.0 cm. a) ¿Cuántos electrones contiene cada esfera? (La masa atómica del aluminio es de 26.982 g/mol, y su número atómico es de 13.) b) ¿Cuántos electrones tendrían que retirarse de una esfera y agregarse a la otra, para ocasionar una fuerza de atracción entre ellas con magnitud de 1.00 x 10^4 N (aproximadamente 1 tonelada)? Suponga que las esferas son cargas puntuales. c) ¿Qué fracción de todos los electrones en cada esfera representa esto?
Para iniciar supongamos que ambas esferas tienen carga neutra, es decir, tienen igual número de protones que de electrones. Calculamos cuantos átomos hay en 25 g (0,025 Kg) de Aluminio, usando el número de Avogadro y el peso molecular. Si 26.982 g son una mol, y por tanto, tienen 6.02 x 10^23 átomos, 25 gramos cuantos átomos tendrá. Cada átomo tiene 13 protones, y como la carga es neutra debe tener 13 electrones. Entonces, multiplicando el número de átomos con el número de electrones por átomo (13) se obtienen el número total de electrones.
Para el ítem b. se calcula la carga para que la fuerza sea la de una tonelada, despejando de la ecuación de fuerza eléctrica la carga y reemplazando los datos. Se calcula el número de electrones que producen la carga calculada, esta cantidad de electrones son los que deben ser pasados de una esfera a otra para provocar el exceso de cargas y la fuerza buscada.
La comparación entre el número de electrones en las esferas y los que deben ser pasados es muy pequeña, y eso que la fuerza es muy grande. Para fuerzas comunes la cantidad de electrones o partículas cargadas es mucho más pequeña. 
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