La carga eléctrica es una característica conservada fundamental de algunas partículas subatómicas que determina su interacción electromágnetica . Carga la materia se influencia cerca, y produce, los campos electromagnéticos la interacción entre una carga móvil y un campo electromagnético la fuente de la fuerza electromágnetica, que es una de las cuatro fuerzas del fundamental
La carga eléctrica es una característica de algunas partículas subatómicas, y es quantized cuando está expresada como múltiplo del supuesto e de la carga elemental . Los electrones de la convención tienen una carga de -1, mientras que los protones tienen la carga opuesta de +1. Quarks tener una carga fraccionaria del − 1/3 o +2/3. Los equivalentes de la antipartícula de éstos tienen la carga opuesta. Hay otras partículas cargadas
Las partículas cargadas de la mismo-muestra rechazan generalmente uno otro, mientras que las partículas cargadas de la diferente-muestra atraen. Esto se expresa cuantitativo en la ley de culombio, que indica que la magnitud de la fuerza de rechazo es proporcional al producto de las dos cargas, y que se debilita proporcionalmente al cuadrado de la distancia.
La carga eléctrica de un objeto macroscópico es la suma de las cargas eléctricas de sus partículas constitutivas. A menudo, la carga eléctrica neta es cero, puesto que el número de electrones en cada átomo es naturalmente igual al número de los protones, así que sus cargas se anulan. Las situaciones en las cuales la carga neta es diferente a cero se refieren a menudo como electricidad estática . Además, incluso cuando la carga neta es cero, puede ser distribuido non-uniformly (e., debido a un campo eléctrico externo), y entonces el material reputa polarizado, y la carga relacionada con la polarización se sabe mientras que la carga encuadernada (mientras que exceso de la carga traída de exterior se llama la carga libre del ). Un movimiento pedido de partículas cargadas en una dirección particular (en metales, éstos son los electrones) se conoce como corriente eléctrica . La naturaleza discreta de la carga eléctrica fue propuesta por el Michael Faraday en sus experimentos de la electrólisis, después demostrada directo por el Roberto Millikan en su experimento de la Aceite-gota.
La unidad del SI para la cantidad de la electricidad o de carga eléctrica es el culombio, que representa aproximadamente 6.24 cargas elementales (la carga del × 1018 en un solo electrón o protón). El culombio se define como la cantidad de carga que ha pasado con la sección representativa de un conductor eléctrico que llevaba un amperio en el plazo de un segundo. El Q del símbolo es de uso frecuente denotar una cantidad de electricidad o cargar. La cantidad de carga eléctrica se puede medir directo con un electrómetro, o medir indirectamente con un galvanómetro balístico .
Formalmente, una medida de la carga debe ser un múltiplo del e de la carga elemental (la carga es cuantificado ), pero puesto que es un promedio, la cantidad macroscópica de, muchas órdenes de la magnitud más grandes que una sola carga elemental, él puede adquirir con eficacia cualquier valor verdadero . Además, en algunos contextos es significativa hablar de fracciones de una carga; e. en la carga de un condensador .
Historia
Según lo divulgado por el Thales del filósofo del griego clásico de Miletus alrededor 600 A., la carga (o la electricidad del ) podría ser acumulada frotando la piel en varias sustancias, tales como ambarino. Los Griegos observaron que los botones ambarinos cargados podrían atraer objetos ligeros tales como pelo . También observaron que si frotaron el ambarino para bastante tiempo, podrían incluso conseguir una chispa para saltar. Esta característica deriva del efecto triboeléctrico .En el 1600 el inglés William Gilbert del científico volvió al tema en el De Magnete, y acuñó el nuevo electricus del de la palabra del latín del ηλεκτρον (elektron ), la palabra griega del del para el " amber", que pronto dio lugar al " de las palabras del inglés; electric" y " electricity." El Otto von Guericke lo siguió en el 1660, que inventó cuál era probablemente el generador electrostático del primer . Otros pioneros europeos eran el Roberto Boyle, que en el 1675 indicó que la atracción y la repulsión eléctricas pueden actuar a través de un vacío; Stephen gris, que en materiales clasificados 1729 como conductores y los aisladores y el C. du Fay, que propusieron en el 1733 que la electricidad viniera en dos variedades que se cancelaron, y expresaron esto en términos de teoría del dos-líquido. Cuando el vidrio fue frotado con la seda, du Fay dijo que el vidrio fue encargado de la electricidad vítrea del, y cuando el ámbar fue frotado con la piel, el ámbar reputaba encargado de la electricidad resinosa del . En el 1839 Michael Faraday demostró que la división evidente entre la electricidad estática, la electricidad actual y la bioelectricidad era incorrecta, y toda era una consecuencia del comportamiento de una sola clase de electricidad que aparecía en polaridades opuestas. Es arbitraria que la polaridad usted llama positivo y que usted llama negativa. La carga positiva se puede definir como la carga dejada en una barra de cristal después de ser frotado con la seda.
Uno de los primeros expertos en electricidad en el siglo XVIII era el Benjamin Franklin, que discutió a favor de una teoría del uno-líquido de la electricidad. Franklin se imaginaba electricidad como siendo un tipo de líquido invisible presente en toda la materia; por ejemplo él creyó que era el vidrio en un tarro de Leiden que llevó a cabo la carga acumulada. Él postuló que las superficies aisladores de frotamiento junto hicieron este líquido cambiar la localización, y que un flujo de este líquido constituye una corriente eléctrica. Él también postuló que cuando la materia contenida demasiado poco del líquido él era " negatively" cargado, y cuando tenía un exceso era " positively" cargado. (O por una razón que no fue registrada) él identificó arbitrariamente el " del término; positive" con electricidad y " vítreos; negative" con electricidad resinosa. El Guillermo Watson llegó la misma explicación el tiempo casi igual.
Ahora sabemos que el modelo de Franklin/de Watson estaba fundamental correcto. Hay solamente una clase de carga eléctrica, y solamente una variable se requiere para no perder de vista la cantidad de carga. Por una parte, apenas saber la carga no es una descripción completa de la situación. La materia se compone de varias clases de partículas eléctricas, y estas partículas tienen muchas características, no apenas carga.
Las ondas portadoras mas comunes son positivamente - el protón cargado y negativamente - el electrón cargado . El movimiento de ninguno de estos partículas cargadas constituye una corriente eléctrica. En muchas situaciones, es suficiente hablar de la corriente convencional sin consideración alguna hacia si es llevado por las cargas positivas que se mueven en la dirección del actual convencional y/o por las cargas negativas que se mueven en la dirección opuesta. Este punto de vista macroscópico es una aproximación que simplifica conceptos y cálculos electromágneticos.
En el extremo opuesto, si uno mira la situación microscópica, una ve que hay muchas maneras de llevar una corriente eléctrica, incluyendo: un flujo de electrones; un flujo de " del electrón; holes" cuáles actúan como partículas positivas; y partículas negativas y positivas (iones u otras partículas cargadas) que fluyen en direcciones opuestas en una solución electrolítica o un plasma ).
Guardarse de eso en el común y la caja importante de alambres metálicos, la dirección de la corriente convencional está frente a la velocidad de deriva de las ondas portadoras reales, es decir los electrones. Ésta es una fuente de confusión para los principiantes.
Características
Aparte de las características descritas en artículos acerca del electromagnetismo, la carga es un relativista invariante . Esto significa que cualquier partícula que tenga q de la carga, no importa cómo es rápido va, tiene siempre q de la carga. Esta característica ha sido verificada experimental demostrando que la carga del núcleo del helio uno (dos protones y dos neutrones limitan juntos en un núcleo y la mudanza alrededor en las velocidades) sea igual que los núcleos del deuterio dos (un protón y un neutrón limitan juntos, pero moviéndose mucho más lentamente que si estaban en un núcleo del helio).
¡Conservación de la carga ley de conservación -->
La carga eléctrica total de un sistema aislado sigue siendo constante sin importar los cambios dentro del sistema sí mismo. Esta ley es inherente a todos los procesos sabidos a la física y se puede derivar en una forma local de la invariación del calibrador de la función de onda . La conservación de la carga da lugar a la ecuación cargar-actual de la continuidad. Más generalmente, el cambio neto en el de la densidad de carga dentro de un volumen de la integración es igual al integral del área sobre la densidad corriente en la superficie del área , que es alternadamente igual al neto actual :
del cdot de J \ del mathrm {d} \ del mathbf {S}
Así, la conservación de la carga eléctrica, según lo expresado por la ecuación de la continuidad, da el resultado:
donde está el I la corriente exterior neta a través de una superficie y de un cerrados Q es la carga eléctrica contenida dentro del volumen definido por la superficie.
Ver también
carga (la física)
Electricidad
Decaimiento de la carga
Densidad corriente
Descarga electrostática
Unidades del electromagnetismo del SI
Cantidad de la electricidad
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