La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos
Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y la periferia.
1- En el núcleo del átomo se encuentran:
- Los protones con carga eléctrica positiva, y
- Los neutrones que como su nombre insinúa, no tienen carga eléctrica o son neutros.
2- El la periferia se encuentran:
- Los electrones con carga eléctrica negativa.
El átomo de Bohr
El físico danés Niels Bohr, creo el modelo (después llamado modelo de Bohr) donde se nuestra la estructura del átomo. Ver la figura:
En el átomo el número de electrones (en azul) es igual al número de protones(enrojo), por lo que se dice que el átomo es eléctricamente neutro.
# de protones = # de electrones
Hay algunos electrones que se encuentran en las órbitas más alejadas del núcleo, por lo que podrían liberarse fácilmente. Estos electrones son los llamados electrones de valencia
Ejemplo: El átomo de cobre tiene 29 protones y 29 electrones. De estos 29 electrones, 28 viajan en órbitas cercanas al núcleo y 1 viaja en una órbita lejana. A este electrón se le llama: electrón libre. (electrón de valencia)
Si un material tiene muchos electrones libres en su estructura se le llama conductor y si tiene pocos electrones libres se le llama aisladores o aislantes
Ejemplos:
Conductores: Oro, plata, aluminio, cobre, etc.
Aisladores o aislantes: cerámica, vidrio, madera, papel, etc.
Cuando a un átomo de cualquier materia le falta un electrón o más se le llama: Ión positivo
Cuando a un átomo de cualquier materia le sobra un electrón o más se le llama: Ión negativo
Conociendo lo anterior acerca de como esta estructurada la materia podremos hablar de la carga eléctrica que posee un cuerpo:
Es el exceso de carga de un cuerpo, ya sea positiva o negativa. Es la ausencia, perdida o ganancia de electrones.
Los protones y electrones ejercen fuerzas mutuas entre ellos, mas o menos como si existiera una fuerza gravitacional entre ellos, por lo que se ha supuesto que las masas de estas partículas son portadoras de cierta carga eléctrica y que la fuerza de interacción entre ellas es entonces una fuerza eléctrica.
En la práctica estas fuerza eléctricas son de atracción entre partículas de naturaleza diferente (protones y electrones) y de repulsión entre las partículas de la misma naturaleza al igual que los polos de un imán, esto hace pensar en cargas de diferente naturaleza las que han sido convencionalmente denominadas positiva (+) para el protón y negativa (-) para el electrón.
Se ha demostrado además que la magnitud de las cargas de las partículas con independencia de la enorme diferencia de masa son iguales, por lo que el átomo normal (misma cantidad de protones y electrones) es una entidad neutra eléctricamente hablando.Esta carga de las partículas elementales es la menor cantidad de carga eléctrica que puede existir por lo que se ha convenido en denominar carga elemental.
Algunos experimentos sencillos demuestran la existencia de fuerzas y cargas eléctricas. Por ejemplo, después de pasar un peine por el cabello en un día seco, descubrirá que el peine puede atraer pedacitos de papel y que la fuerza atractiva es lo suficiente mente fuerte para sostener los trocitos de papel, el mismo efecto se puede observar con el vidrio y el caucho si se frotan con seda o piel. Otro experimento es frotar con tela sintética un globo inflado el cual se adhiere a una pared durante horas. Cuando los materiales se comportan así se dice que están electrificados o se han cargado eléctricamente. Estos experimentos funcionan mejor en días secos ya que la humedad relativa en el aire puede ocasionar que la carga acumulad se escape a tierra.
Algunos experimentos sencillos demuestran la existencia de fuerzas y cargas eléctricas. Por ejemplo, después de pasar un peine por el cabello en un día seco, descubrirá que el peine puede atraer pedacitos de papel y que la fuerza atractiva es lo suficiente mente fuerte para sostener los trocitos de papel, el mismo efecto se puede observar con el vidrio y el caucho si se frotan con seda o piel. Otro experimento es frotar con tela sintética un globo inflado el cual se adhiere a una pared durante horas. Cuando los materiales se comportan así se dice que están electrificados o se han cargado eléctricamente. Estos experimentos funcionan mejor en días secos ya que la humedad relativa en el aire puede ocasionar que la carga acumulad se escape a tierra.
Robert Millikan (1868-1953) descubrió que la carga eléctrica es múltiplo de la unidad fundamental carga eléctrica (electrón) e*, la carga (q) esta cuantizada y existe como paquetes discretos y se puede escribir q = Ne donde N es un numero entero. Experimentos a nivel atómico muestran que el electrón tiene carga negativa –e y el protón tiene una carga igual en magnitud pero de signo contrario +e, el neutron no pose carga. Un átomo neutro debe contener el mismo numero de protones que de electrones.
"Comprender la naturaleza eléctrica de la materia nos permiten discernir acerca de muchos aspectos cotidianos en el mundo desde enlaces químicos para mantener unidos a las moléculas como el agua, hasta la fuerza normal que ejerce en nosotros la silla"
