Definición de Carga Eléctrica (Positiva/Negativa)

La carga eléctrica es una de las propiedades fundamentales de las partículas, al igual que la masa. Las interacciones responsables de la estructura y propiedades de los átomos y moléculas que constituyen las partículas, son fundamentalmente, las interacciones eléctricas entre las partículas que se encuentran cargadas eléctricamente, a lo que se identifica la capacidad de carga positiva, representado gráfica y universalmente por el signo matemático de suma (+), en el protón, y de carga negativa, con el signo de resta o sustracción (-), en el caso del electrón, mientras que el neutrón se manifiesta de forma neutra, observando que cada átomo está constituido a base de estos tres elementos (protón, electrón y neutrón). Lo mismo ocurre con la estructura y propiedades de la materia ordinaria, la cual se encuentra constituida por moléculas y átomos.

Propiedades de la carga eléctrica

Benjamín Franklin (1706-1790) realizó una serie de experimentos que le permitieron determinar que existen dos tipos de cargas: positivas y negativas. También determinó con sus experimentos que las cargas iguales se repelen y las cargas diferentes se atraen entre sí.

De acuerdo a la convención de signos propuesta por Franklin, la carga eléctrica aplicada en una barra de vidrio cargada es positiva, en cambio, sobre una barra de caucho resulta negativa. A partir de esta convención de cargas, cualquier objeto cargado que sea atraído por una barra de vidrio cargada o en su defecto repelido por una barra de caucho cargada, tendrá carga negativa. Del mismo modo, un objeto cargado que sea repelido por una barra de vidrio cargada o atraído por una barra de caucho cargada, remite a una carga positiva.

Un objeto puede ser cargado eléctricamente mediante un proceso de inducción o de conducción. Para cargar un objeto por inducción sólo basta con acercarle al mismo un objeto que ya se encuentre previamente cargado eléctricamente (no debe existir contacto entre ambos objetos), mientras que en el proceso de conducción los objetos son cargados por frotamiento, por lo tanto, en este caso es necesario el contacto directo entre ambos objetos.

El modelo de electricidad de Franklin tiene también otro aspecto importante, que es la deducción de la conservación de la carga. Esto significa que cuando un objeto se frota contra otro (carga por conducción) no se está creando carga eléctrica en el proceso, el estado de electrificación se debe a la transferencia de carga que ocurre de un cuerpo a otro, lo que implica que cantidad de carga que gana uno de los cuerpos es exactamente igual a la cantidad de carga que perdió el otro.

Ejemplos cotidianos de electrificación

• Si frotamos un tubo de vidrio contra un trozo de tela y lo acercamos ligeramente a pequeños trozos de papel, veremos cono las piezas de papel comenzaran a moverse tratando de pegarse al tubo. Lo mismo se observa si frotamos contra una tela un globo inflado y lo acercamos luego a nuestro cabello.

• Al utilizar la máquina de secar para secar nuestra ropa, en algunas ocasiones podemos observar que saltan chispas, esto se debe a que las prendas se han cargado con el tambor de la máquina mientras giraban en el proceso de secado.

• En los días de invierno podemos sentir y en algunas ocasiones hasta ver como salta una chispa cuando nos quitamos nuestro polar.

Tipos de partículas según su carga eléctrica

Existen tres tipos de partículas a partir de las cuales puede ser descrita la estructura de los átomos: el electrón, que posee carga negativa; el protón, con carga positiva, y el neutrón, que no posee carga neta.

Como se mencionó, un átomo neutro posee carga neta igual a cero, esto quiere decir que se encuentra constituido por igual número de electrones que de protones, por lo que al sumar algebraicamente todas sus cargas (carga de los electrones más cargas de los protones) se obtiene una carga neta nula.

Un átomo, como el mostrado en la figura 1, está formado en su centro por una estructura muy densa, llamada núcleo, de una dimensión aproximada de 10-15m y en el cual encontramos ubicados los neutrones y protones. Alrededor de este núcleo se ubican los electrones, orbitando alrededor del mismo, a una distancia aproximada de 10-10m.

Figura 1. Modelo de la estructura de un átomo.

El número de los electrones o de protones que constituyen un átomo neutro se conoce como número atómico del elemento. Si en la estructura del átomo de un elemento dado, eliminamos uno o más de los electrones que lo constituyen, éste quedará cargado positivamente y se denominará como ion positivo. Así mismo, un ion negativo, es un elemento cuyo átomo ha ganado uno o más electrones en su estructura. A esta ganancia o pérdida de electrones en la estructura de un átomo se le denomina como ionización.

En resumen:

• La suma algebraica de todas las cargas eléctricas en un sistema cerrado equivale a cero. Esto es lo que se conoce como el principio de conservación de la carga eléctrica, a partir de lo cual se expresa que "la carga no se crea ni tampoco se destruye, se transforma".

• La unidad fundamental de la carga eléctrica (carga más pequeña que se conoce en la naturaleza) es la carga del electrón o del protón. Esto significa que la carga eléctrica está cuantizada, es decir, cualquier cuerpo tendrá como carga un múltiplo entero de la carga de un electrón o de un protón.

• Existen dos tipos de cargas en la naturaleza: positivas y negativas, con la característica de que las cargas de igual signo se repelen y las cargas con signos diferentes se atraen entre sí.

Definición. Siguiente >>

Autora

Escrito por Lismarihen Larreal para la Edición #103 de Definición MX , en 09/2021. Lismarihen es Ingeniera Mecánica, con maestría en Física Aplicada y doctorado en Ingeniería Ambiental, asímismo se desempeña como Docente e Investigadora en el Depto. de Física de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia.

Más definiciones del autor