Conceptos Fundamentales de Electricidad y Ley de Coulomb

Fila A

1. Definición de Carga Eléctrica (q)

La carga eléctrica es la propiedad fundamental de la materia que causa la interacción electromagnética. Se manifiesta a través de fuerzas de atracción y repulsión entre partículas que poseen carga. La unidad mínima de carga eléctrica es la que posee un protón (carga positiva) o un electrón (carga negativa). En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de carga eléctrica es el culombio (C).

2. Definición de la Ley de Coulomb

La Ley de Coulomb establece que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Matemáticamente, se expresa como:

F = k * (q1 * q2) / r²

Donde:

• F es la fuerza eléctrica en newtons (N).
• k es la constante de Coulomb (aproximadamente 8.9875 x 10⁹ N·m²/C²).
• q1 y q2 son las magnitudes de las cargas en culombios (C).
• r es la distancia entre las cargas en metros (m).

3. Definición de Número Atómico

El número atómico es la cantidad de protones presentes en el núcleo de un átomo. Es una propiedad fundamental que define a un elemento químico. Cada elemento tiene un número atómico único. Si la cantidad de protones en un átomo cambia, el átomo se convierte en un elemento diferente, con propiedades distintas.

4. Explicación de la Electricidad por Contacto

La electrización por contacto ocurre cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro cuerpo, inicialmente neutro o con una carga diferente. Durante el contacto, las cargas eléctricas se redistribuyen entre los dos cuerpos hasta que alcanzan un equilibrio. Como resultado, ambos cuerpos terminan con el mismo tipo de carga.

Ejemplo:

Si tenemos dos cargas, Q1 = 8 C y Q2 = 12 C, podemos calcular:

• La fuerza si la distancia es de 2.5 cm (0.025 m).
• La distancia si la fuerza es de 4 x 10^-6 N.

Fila B

1. Unidad de Coulomb

Un culombio (C) es la unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Equivale a la cantidad de carga transportada por una corriente constante de un amperio en un segundo. También se puede definir como la carga eléctrica que poseen aproximadamente 6.242 x 10¹⁸ electrones.

2. Ley de Atracción y Repulsión

La ley de atracción y repulsión, también conocida como la ley fundamental de la electrostática, establece que las cargas eléctricas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las cargas de signos opuestos se atraen. Esta ley es la base para comprender las interacciones entre partículas cargadas.

3. Definición de Peso Atómico

El peso atómico, también conocido como masa atómica relativa, es la masa promedio de los átomos de un elemento, teniendo en cuenta la abundancia relativa de sus isótopos. Se expresa en unidades de masa atómica (uma). El peso atómico se calcula sumando las masas de los protones y neutrones en el núcleo del átomo, ponderadas por su abundancia isotópica.

4. Explicación de la Electricidad por Frotamiento

La electrización por frotamiento ocurre cuando dos materiales diferentes se frotan entre sí. Durante el frotamiento, los electrones pueden transferirse de un material a otro, dependiendo de la tendencia de cada material a ganar o perder electrones. El material que gana electrones adquiere una carga neta negativa, mientras que el material que pierde electrones adquiere una carga neta positiva. Por ejemplo, al frotar una barra de vidrio con un paño de seda, la barra de vidrio tiende a perder electrones y se carga positivamente, mientras que el paño de seda gana electrones y se carga negativamente.