Enunciado: Describo, mediante un cuento o historieta, a un personaje que usa el poder de las cargas eléctricas. Realizo mi creación en una hoja aparte considerando las preguntas a) y b).
¿Por qué unos cuerpos se cargan positivamente y otros negativamente?
- Todos los cuerpos están formados por átomos, que contienen protones (carga +e) y electrones (carga -e).
- En estado neutro, el número de protones es igual al número de electrones: la carga neta es Q_{\text{neto}} = N_p(+e) + N_e(-e) = 0.
- El protón está unido al núcleo; el electrón, en cambio, es mucho más ligero y está en las capas externas, por lo que es el que se mueve entre los materiales.
- Si un cuerpo gana electrones (N_e > N_p), la carga neta es negativa: se dice que está electrizado negativamente.
- Si un cuerpo pierde electrones (N_p > N_e), la carga neta es positiva: se dice que está electrizado positivamente.
- Por eso, al frotar dos cuerpos (por ejemplo, una regla de plástico con un paño), los electrones pasan de uno a otro: el que los gana queda negativo y el que los pierde queda positivo.
- Ejemplo con números: si un cuerpo recibe 5 electrones, su carga es Q = 5 \times (-1{,}6 \times 10^{-19} \, \text{C}) = -8 \times 10^{-19} \, \text{C}.
Unos cuerpos se cargan positivamente porque pierden electrones (quedan con más protones que electrones), y otros negativamente porque ganan electrones (quedan con más electrones que protones); la carga neta depende del desbalance Q = (N_p - N_e)\,e.
¿Cómo se mantiene el principio de conservación de la carga eléctrica?
- El principio de conservación de la carga establece que la carga eléctrica total de un sistema aislado no cambia con el tiempo: Q_{\text{total}} = \sum q_i = \text{constante}.
- La carga no se crea ni se destruye: solo se transfiere de un cuerpo a otro en forma de electrones.
- Cuando un cuerpo A se electriza positivamente, otro cuerpo B se electriza negativamente exactamente con la misma magnitud de carga: q_A = -q_B.
- Verificación: Q_{\text{total}} = q_A + q_B = q_A + (-q_A) = 0, es decir, el sistema completo sigue siendo neutro.
- En una reacción nuclear o química también se cumple: el número de cargas positivas (número atómico Z) se conserva antes y después de la reacción.
- Por eso, si frotamos una regla de plástico contra un paño y medimos, por ejemplo, +2 \times 10^{-7} \, \text{C} en la regla, el paño queda con -2 \times 10^{-7} \, \text{C}; la carga total del sistema es 0.
- Los generadores eléctricos no "crean" carga: separan cargas ya presentes (electrones y protones), manteniendo el balance global.
Dato curioso (¿Sabías qué?)
La electricidad está presente en el cuerpo humano: las células nerviosas (neuronas) y las fibras musculares utilizan impulsos eléctricos, generados por reacciones químicas que separan iones (como \text{Na}^+ y \text{K}^+), para transmitir información al organismo. Este fenómeno se mide en milivoltios y es la base del funcionamiento de los nervios y del latido cardíaco.
Se mantiene porque la carga total de un sistema aislado es constante; cuando un cuerpo se electriza positivamente, otro se electriza negativamente con la misma magnitud, de modo que \sum q_i = \text{constante} y la carga neta del conjunto no cambia.
