Carrega electrica
|
Simbol
| q i Q
|
---|
Unitats
| coulomb
i
ampere second
(en)
|
---|
Formula
| |
---|
La
carrega electrica
[1]
(habitualment representada com
Q
) es una propietat fonamental associada a les
particules subatomiques
que segueix la
llei de conservacio
i determina el seu comportament davant les
interaccions electromagnetiques
. La materia electricament carregada es influenciada pels
camps electromagnetics
i, al seu torn, tambe produeix camps electromagnetics. La interaccio entre una carrega en moviment i un camp electromagnetic es l'origen de la
forca electromagnetica
que es una de les quatre
forces fonamentals de la natura
.
Totes les particules conegudes tenen carregues electriques que son multiples enters de la carrega de l'electro
e
; la carrega electrica s'expressa
quantitzada
com un multiple de la
carrega elemental
e
. Per exemple, els
protons
tenen carrega
+e
, i els
neutrons
tenen carrega zero (son electricament neutres).
[2]
La sola excepcio son els
quarks
, que tenen carregues fraccionaries de
e/3
i
2e/3
; tanmateix, els quarks mai es presenten sols a la natura, sino formant combinacions de carrega entera. Les
antiparticules
tenen carregues electriques de signe oposat respecte de la seva corresponent particula.
Classicament, donades dues particules en repos amb carregues
q
i
q'
, separades una distancia
r
, aquestes s'atreuen mutuament amb una forca
F
que ve donada per la
llei de Coulomb
, que estableix que la forca d'atraccio o repulsio es directament proporcional a la magnitud de les carregues i
inversament proporcional al quadrat de la distancia
que les separa.
on
es la
permitivitat
del buit.
La carrega electrica pot ser negativa o positiva. Dues carregues d'igual signe es repel·leixen, i dues carregues de signe oposat s'atreuen. Per convencio, hom considera que l'
electro
te carrega negativa, i el valor absolut de la seva carrega s'acostuma a denotar
e
.
La carrega electrica dels objectes
macroscopics
es la suma de la carrega electrica del conjunt de les seves particules. habitualment la carrega electrica es nul·la, ates que a cada
atom
el nombre d'electrons es igual al nombre de protons i, per tant les carregues respectives s'anul·len. Moltes vegades la presencia d'una carrega electrica neta esta relacionada amb l'
electricitat estatica
. A mes la carrega pot no presentar una distribucio uniforme (a causa d'un
camp electric
extern, per exemple), fins i tot en els casos en que la carrega electrica neta sigui zero, i llavors es parla de
polaritzacio electrica
. Un moviment ordenat de particules carregades cap a una direccio particular (als
metalls
serien els electrons) es el que es coneix com a
corrent electric
. La natura discreta de la carrega electrica va ser proposada per
Michael Faraday
a partir de les seves observacions experimentals de l'
electrolisi
, pero no va ser demostrada fins que
Robert Millikan
va fer el seu
experiment de la gota d'oli
.
En el
sistema internacional
la unitat de carrega electrica es el
coulomb
(C). En
fisica de particules
la carrega del electro
e
es una unitat de carrega habitual. Aproximadament, 1 C = 6,24 x 10
18
carregues elementals
. El coulomb es defineix com la quantitat de carrega electrica total que passa per una seccio transversal d'un conductor pel qual circula un
corrent electric
d'un ampere durant un
segon
.
La quantitat de carrega electrica es pot mesurar directament amb un
electroscopi
o indirectament amb un
galvanometre