Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad física de determinadas partículas y cuerpos materiales. Puede ser positiva, negativa o nula cuando se considera la carga neta de un cuerpo. Se mide en culombios (C), la unidad del Sistema Internacional.

La materia está formada por átomos. En su núcleo se encuentran los protones, con carga positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica neta. Alrededor del núcleo se distribuyen los electrones, con carga negativa.

Las cargas de signo opuesto se atraen, mientras que las cargas del mismo signo se repelen. Un átomo suele ser eléctricamente neutro porque normalmente tiene el mismo número de protones que de electrones. Cuando gana o pierde electrones, adquiere una carga neta y se convierte en un ion.

Tipos de carga eléctrica neta: positiva, negativa y nula

Un cuerpo puede tener carga eléctrica neta positiva, negativa o nula. Cuando un átomo o un grupo de átomos pierde o gana electrones, se convierte en un ion.

• Carga neta positiva: un átomo o grupo de átomos que ha perdido electrones se denomina catión.
• Carga neta negativa: un átomo o grupo de átomos que ha ganado electrones se denomina anión.
• Carga neta nula: un átomo es neutro cuando tiene el mismo número de protones que de electrones.

La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas eléctricas a través de un material o un circuito. En los conductores metálicos, las cargas que se desplazan son principalmente electrones; en líquidos o gases ionizados, también pueden intervenir iones. Para que exista una corriente eléctrica sostenida, normalmente debe haber una diferencia de potencial —también llamada tensión o voltaje— y un circuito cerrado que permita el desplazamiento de las cargas.

Fue el científico estadounidense Benjamin Franklin quien, en siglo XVIII, popularizó los términos “positiva” y “negativa” para referirse a los dos tipos de carga que hoy conocemos.

¿Cómo se mide la carga eléctrica?

La carga eléctrica se mide en culombios (C), unidad del Sistema Internacional que debe su nombre al físico francés Charles-Augustin de Coulomb.

Un culombio equivale a la cantidad de carga que transporta una corriente constante de un amperio durante un segundo (1 C = 1 A × 1 s). De este modo, la carga (Q), la corriente (I) y el tiempo (t) se relacionan mediante la fórmula Q = I · t.

Un culombio equivale aproximadamente a 6,241 x 10¹⁸ cargas elementales.

A escala microscópica se utiliza como referencia la carga elemental, que corresponde a la magnitud de la carga de un protón. Un electrón tiene la misma magnitud de carga, pero de signo negativo.

El valor de la carga elemental es: e = 1,602176634 x 10^-19 C. Este valor está fijado de forma exacta en el Sistema Internacional.

Diferencia entre carga eléctrica, corriente y tensión

Aunque están relacionadas, son magnitudes distintas:

• Carga eléctrica: propiedad física de las partículas y los cuerpos materiales que determina su interacción electromagnética.
• Corriente eléctrica: movimiento ordenado de cargas eléctricas a través de un material o circuito.
• Tensión o voltaje: diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos que puede impulsar el movimiento de las cargas.

Puede existir tensión sin corriente —como en un enchufe desconectado—, pero la corriente solo aparece cuando el circuito se cierra. Las tres magnitudes están interconectadas: en corriente continua, la potencia eléctrica se calcula multiplicando la tensión por la intensidad: P = V × I. En instalaciones de corriente alterna también puede intervenir el factor de potencia.

Ejemplos de carga eléctrica en la vida cotidiana

La carga eléctrica aparece en numerosas situaciones cotidianas. Estas son algunas muy típicas a pequeña escala:

• Al frotar un globo con el cabello o con lana: se transfieren electrones entre materiales y el globo queda cargado, capaz de atraer papelitos o pegarse a una pared.
• Al peinarse o al acariciar a una mascota: ocurre algo similar cuando el pelo se eriza.
• Al tocar un pomo metálico tras caminar sobre una alfombra: es habitual sentir una pequeña descarga, por la acumulación de carga por fricción.

A mayor escala, pueden observarse estos ejemplos:

• Tormentas eléctricas: las colisiones y la separación de partículas de hielo, granizo blando y gotas de agua dentro de las nubes generan regiones con distinta carga eléctrica. Cuando el campo eléctrico supera la capacidad aislante del aire, se produce una descarga: el rayo.
• Condensadores: almacenan carga y energía eléctrica de forma controlada para utilizarla en circuitos electrónicos.
• Baterías: convierten energía química en energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas que permiten el movimiento de cargas a través de un circuito.