En este artículo se explica qué son las cargas eléctricas y cuáles son los diferentes tipos de cargas eléctricas. También encontrarás cómo se miden las cargas eléctricas y cómo se calcula la fuerza eléctrica que hace un cuerpo cargado eléctricamente.
Índice
¿Qué es la carga eléctrica?
La carga eléctrica es una propiedad física de las partículas subatómicas de la materia (protones y electrones) que produce interacciones electrostáticas.
Por lo tanto, las cargas eléctricas son las responsables de las fuerzas eléctricas, ya sean de atracción o de repulsión.
En general, los cuerpos son eléctricamente neutros, es decir, no tienen carga eléctrica si no interviene ningún factor externo. De manera que en la naturaleza los átomos tienen la misma cantidad de partículas con carga eléctrica positiva (protones) que partículas con carga eléctrica negativa (electrones).
No obstante, la materia puede cargarse eléctricamente ganando o perdiendo partículas subatómicas, normalmente electrones, y quedar cargada en forma negativa o positiva. Este proceso se llama electrización.
Una partícula cargada eléctricamente genera un campo eléctrico y, en consecuencia, se generan fuerzas eléctricas de atracción o de repulsión. Más abajo veremos cómo calcular el valor de la fuerza que ejerce una carga eléctrica.
Por ejemplo, al peinar el cabello a menudo se genera electricidad estática. La fricción entre el peine y el cabello puede transferir carga eléctrica, dejando así el cabello cargado eléctricamente, lo que hace que se repela o se adhiera a otras superficies.
Unidades de carga eléctrica
En el Sistema Internacional, la unidad de la carga eléctrica es el culombio (o coulomb), cuyo símbolo es C.
Un culombio se define como la cantidad de carga eléctrica que pasa por la sección transversal de un conductor durante un segundo cuando circula a través de él una corriente eléctrica de un amperio.
Por lo tanto, un culombio es igual a un amperio multiplicado por un segundo.
No obstante, el culombio es una unidad de carga eléctrica muy grande, por lo que normalmente se utilizan submúltiplos del culombio, los más utilizados son:
- Miliculombio (mC). 1 mC = 10-3 C
- Microculombio (μC). 1 μC = 10-6 C
- Nanoculombio (nC). 1 μC = 10-9 C
El culombio recibe este nombre en honor al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien contribuyó en el desarrollo de la teoría del electromagnetismo.
Tipos de carga eléctrica
En cada átomo se distinguen dos zonas: el núcleo y la corteza. El núcleo es la zona central del átomo y contiene los protones y los neutrones, por otro lado, en la corteza se encuentran los electrones que orbitan alrededor del núcleo del átomo.
Los protones tienen carga eléctrica positiva, los electrones tienen carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica.
Por lo tanto, existen dos tipos de carga eléctrica:
- Carga eléctrica positiva: el cuerpo tiene más protones que electrones, se denota con el signo +.
- Carga eléctrica negativa: el cuerpo tiene más electrones que protones, se denota con el signo -.
Las cargas eléctricas interaccionan entre sí. En concreto, dos cuerpos con el mismo tipo de carga eléctrica (positiva/positiva o negativa/negativa) se repelen entre sí, mientras que dos cuerpos con diferente tipo de carga eléctrica (positiva/negativa o negativa/positiva) se atraen entre sí.
Más abajo veremos cómo podemos calcular la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas.
Propiedades de la carga eléctrica
La carga eléctrica presenta las siguientes propiedades:
- La carga de un protón y un electrón es e=1,602176634·10-19 C (positivo y negativo respectivamente). Entonces, como la materia se compone de protones y electrones, la carga eléctrica se trata de una magnitud cuantizada. Esto significa que la carga eléctrica de cualquier cuerpo siempre es un múltiplo de e.
- La carga eléctrica ni se crea ni se destruye, pues su valor permanece constante. De modo que la carga eléctrica es la misma antes y después de que ocurra cualquier fenómeno físico, aunque puede estar distribuida de otra forma. Esto se conoce como el principio de conservación de la carga eléctrica.
- Dependiendo de las características de los materiales, estos permiten el movimiento de las cargas eléctricas o no. Los conductores son aquellos que permiten la circulación de la carga eléctrica, mientras que los aislantes son aquellos que no lo permiten.
Fuerza entre dos cargas eléctricas
Tal y como se ha explicado más arriba, las cargas eléctricas se atraen o se repelen dependiendo del valor de su carga eléctrica. Pero… esta fuerza eléctrica de atracción o repulsión es grande o pequeña? A continuación veremos cómo se calcula.
La ley de Coulomb es una ecuación que permite determinar la fuerza con la que dos cargas eléctricas se atraen.
Así pues, la ley de Coulomb dice que la fuerza eléctrica entre dos cargas eléctricas puntuales es directamente proporcional a la constante de Coulomb y al producto de ambas cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las dos cargas.
Donde:
es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión.
es la constante de Coulomb.
y 
son los valores de las dos cargas puntuales.
es la distancia entre las dos cargas puntuales.
El signo de esta fuerza indica si las dos cargas eléctricas se atraen o se repelen. Cuando las dos cargas eléctricas tienen el mismo signo la fuerza eléctrica es positiva, lo que significa que las partículas se repelen. Por otro lado, cuando las dos cargas tienen signo distinto la fuerza eléctrica es negativa, lo que quiere decir que las partículas se atraen.
