Cuando hablamos de carga eléctrica nos referimos a la propiedad física intrínseca de las partículas subatómicas y que se manifiesta mediante las fuerzas de atracción y repulsión entre dichas partículas en contacto con campos electromagnéticos. Este fenómeno produce que la materia cargada con electricidad sea influenciada por los campos electromagnéticos y, al mismo tiempo, los genere.
Esta interacción entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro principales interacciones de la física y recibe el nombre de interacción electromagnética.
Además, desde la óptica del modelo normal, la carga eléctrica también es una medida de la capacidad de una partícula para poder permutar fotones.
¿Qué es una carga eléctrica?
Cuando la materia está formada por átomos se dice que es eléctricamente neutra, lo que significa que necesita sí o sí de un factor externo que la cargue pues, de lo contrario, la materia se encuentra descargada o equilibrada. Esto quiere decir que los átomos tienen igual cantidad de electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa, y de protones, que tienen carga eléctrica positiva.
¿Cómo funciona la carga eléctrica?
Cuando hablamos de que la materia puede cargarse eléctricamente no nos referimos sólo a que gane carga y entonces hablamos de que se carga positivamente; al perder carga eléctrica también se carga pero lo hace de forma negativa. Una vez que la materia se ha cargado, ésta genera un campo electromagnético. Según el modo en el que los materiales respondan a la inducción electromagnética, podemos calificarlos en conductores de la electricidad y aislantes, es decir, que no la conducen.
Al igual que sucede con otros tipos de materia, según las leyes de la física, las cargas eléctricas no pueden crearse ni destruirse y, por lo tanto, desde la creación del universo, la cantidad de carga eléctrica ha sido siempre la misma y seguirá siéndolo, sin variaciones en el tiempo.
Unidad de Coulomb
El Sistema Internacional de Medidas (SI) establece que las cargas eléctricas deben medirse en coulombios o Coulombs. La unidad de Coulomb se explica como la cantidad de carga que puede llevar una corriente eléctrica de un amperio a través de un conductor eléctrico en un segundo, siendo un amperio el equivalente a 6,242 x 1018 electrones libres.
El nombre de unidad de Coulomb se estableció para rendirle homenaje al Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), un físico francés al que se considera una de los mayores estudiosos sobre los fenómenos eléctricos y creador de la ley de Coulomb.
Ley de Coulomb
Esta ley, también llamada Principio Fundamental de la Electrostática, impera sobre la magnitud de las fuerzas de atracción y repulsión entre dos cargas eléctricas sin tener en cuenta su signo.
Las magnitudes de fuerza y de repulsión dependen de la carga y de la distancia. Si dos cargas poseen igual signo (++ o – -), se generará una fuerza de repulsión, mientras que si las cargas tienen signos opuestos o contrarios (+- o -+), la fuerza será de atracción.
Esta ley establece que la fuerza será proporcional al producto del valor de las cargas, pero inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula:
F = K . [(Q1 x Q2) / r2]
En la cual: F es la fuerza eléctrica. Q son las cargas. r es la distancia que las separa. K es una constante de proporcionalidad definida como 9.109 N.m2/C2.
Tipos de carga eléctrica
Como venimos repitiendo desde el inicio, existen dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa.
La carga eléctrica es intrínseca a la materia, puesto que se establece según las partículas subatómicas que la componen: los electrones que tienen carga negativa; los protones que poseen carga positiva; y lo neutrones que, como indica su nombre, tienen una carga neutra.
La carga eléctrica de un objeto se produce cuando se desplazan sus electrones: si los pierde, ganará una carga positiva; si adquiere más, se cargará negativamente. Así pues, los materiales con exceso de electrones en sus átomos exteriores son catalogados como de carga negativa mientras que, por el contrario, aquellos que presentan un déficit de estas partículas, son considerados de carga positiva.
Como en cualquier reacción química, cuando tenemos un sistema cerrado, la carga eléctrica se mantiene constante puesto que los átomos no ganarán ni perderán electrones.
