Acabo de comenzar mi escuela secundaria, solo para aterrizar en el hermoso mundo de la electricidad y el magnetismo, tengo muchas consultas y dilemas, por lo que quiero orientación . Ahora pasemos a la pregunta.
Acabo de leer que la unidad de carga es el culombio y que $ 1 \: \ mathrm {C} = 6.25 \ times 10 ^ {18} $ electrones, porque la carga de un electrón es $ e = 1.602 × 10 ^ {- 19} $ «C». Esto me confunde como si la cantidad de carga es la cantidad de electrones, entonces, ¿cuál es el significado de la cantidad de carga en un electrón? ¿Por qué en culombios?
Mi posible teoría es que dado que la carga es la propiedad de la materia para interactuar con las FUERZAS electromagnéticas, la definición real de carga debería basarse en la fuerza con la que interactúa. Sin embargo, dondequiera que vea la definición del culombio, siempre la obtengo en amperios y el número de electrones.
¿Alguien puede decir la diferencia entre = número-de-electrones- Coulomb y la definición de la fórmula {para ejemplo, ya que Velocidad = Distancia / Tiempo, entonces, 1 km / seg = 1 km cubierto en 1 segundo. (este tipo)}?
EDITAR – En un libro de texto encontré que se dice que – «1 culombio es la cantidad de carga eléctrica que ejerce una fuerza de $ 9 × 10 ^ 9 $ en una carga igual colocada a una distancia de 1 m de él. Entonces, ahora quiero saber cómo se alcanza este número en particular si es correcto.
Comentarios
- Entonces, decir que un culombio es la cantidad de carga transportada por $ 1 A $ actual en $ 1 s $ no es suficiente?
- @Aaron Stevens por favor explique por qué 1e = 1.6 × 10 ^ -19 C?
Responder
Pregunté sobre esto en los comentarios, pero continuaré y pondré esto como una respuesta.
De wikipedia:
El amperio es esa corriente constante que, si se mantiene en dos conductores paralelos rectos de longitud infinita, de sección circular despreciable, y se coloca a un metro de distancia en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10−7 newtons por metro de longitud
De aquí podemos obtener la definición del culombio. Es solo la cantidad de carga que transporta un $ 1A $ actual en $ 1s $ .
Por supuesto, cómo definimos la carga de un electrón es arbitrario. Podríamos definir una nueva unidad de carga como la cantidad de carga que lleva un electrón, o la cantidad de carga que llevan los electrones $ 10.2 $ . Solo tendríamos que ajustar otras unidades en consecuencia (por ejemplo, si calculamos una fuerza, tendríamos que definir una nueva unidad de fuerza también, o tendríamos que incluir una conversión en cualquier fórmula que implique fuerza para mantener nuestras fuerzas en Newtons ).
Pero, ¿cómo determinamos la carga del electrón (en unidades) en primer lugar? Hay varias formas, pero una que es históricamente conocida es el experimento de la gota de aceite. No entraré en los detalles del experimento, puedes investigarlo por tu cuenta, pero básicamente lo que se encontró es que las gotas de aceite con pequeñas cantidades de carga tenían cargas iguales a múltiplos enteros de algún valor de carga. Es esto valor de carga que es la cantidad de carga del electrón que ha enumerado.
Para acompañar su pregunta editada. La magnitud de la fuerza de culombio entre dos cargas de $ q_1 $ y $ q_2 $ separados una distancia $ r $ viene dada por $$ F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2} $$ donde $ k = 9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2} $
Si $ r = 1m $ y cada cargo es $ q_1 = q_2 = 1C $ , entonces la fuerza resultante es $$ F = \ frac {(9 * 10 ^ 9 \ frac {N \ cdot m ^ 2} {C ^ 2}) (1C) (1C)} {(1m) ^ 2} = 9 * 10 ^ 9N $$
Comentarios
- En un libro de texto encontré que se afirma que – " 1 culombio es la cantidad de carga eléctrica que ejerce una fuerza de 9 × 10 ^ 9 newtons con una carga igual colocada a una distancia de 1 m de ella ". Y a partir de esta definición podemos entender y calcular fácilmente la carga de un electrón. Y también podemos llegar a la conclusión de que para alcanzar este número se requieren casi 6 × 10 ^ 18 electrones. Es esto correcto ? ¿Alguna idea?
- @DEEKSHANT sí, esto también es correcto
Responder
Bueno, La unidad de carga se definió cuando la gente no conocía los electrones y los protones. La carga eléctrica en aquellos días se creía que era una cantidad continua.
En el sistema CGS, la carga eléctrica se define mediante la fuerza que dos objetos de carga equivalente se aplican entre sí en una distancia de 1 cm, lo cual es más sensible si recién se está comenzando con la electrostática. Puede encontrar la definición de carga eléctrica en este artículo de Wikipedia .
Por cierto, la carga de un electrón no es la cantidad más pequeña de carga en la naturaleza. Puede tener una carga de 1/3 de electrones en partículas subatómicas.
Comentarios
- Sin embargo, los quarks solo ocurren en combinaciones tales que la carga es un número entero de cargas de electrones.