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2. La naturaleza eléctrica de la materia

La materia está formada por átomos.
Cuando se frotan determinados materiales se producen fenómenos eléctricos.

En el siglo VI a. C., Tales de Mileto sabía que, cuando se frota un paño de lana con un trozo de ámbar, ambos son capaces de atraer materiales muy ligeros, como plumas o cabellos. Este fenómeno se denominó electricidad (elektron, «ámbar»). Posteriormente, Cisternay du Fay (1698-1739) y Benjamin Franklin (1706-1790) describieron la existencia de dos tipos de cargas eléctricas y estudiaron los fenómenos de electrización.

2.1. Los fenómenos de electrización

¿Qué ocurre si frotas una regla de plástico con la manga de tu jersey de lana y lo acercas a unos trocitos de papel?

Al acercar la regla a unos trozos de papel, estos serán atraídos por la regla.

Como puedes observar en las fotografías, si frotamos una regla de plástico con un tejido de lana y, a continuación, lo acercamos a unos trozos de papel, estos serán atraídos por la regla.

¿Por qué crees que ocurre esto?

Si ahora frotamos una varilla de vidrio con un pañuelo de seda y la acercamos a un péndulo eléctrico (construido con una bolita de espuma de poliestireno), observaremos que, inicialmente, el péndulo es atraído por la varilla, pero al entrar en contacto con ella, la bolita de poliestireno es repelida por la varilla.

¿Por qué crees que en este caso la bolita de poliestireno es repelida cuando entra en contacto con el vidrio?

¿Qué nos ocurre, en algunas ocasiones, al ponernos o quitarnos una prenda de vestir fabricada con fibras sintéticas?

Los fenómenos de electrización se justifican mediante una propiedad de la materia denominada carga eléctrica.

La cantidad de carga eléctrica, Q, es una magnitud física y su unidad en el SI es el culombio (C).

Así, concluimos que:

En la materia existen dos tipos de cargas eléctricas denominadas, de forma arbitraria, negativa y positiva.
Un cuerpo es eléctricamente neutro cuando el número de cargas positivas es igual al número de cargas negativas.
Un cuerpo solo puede adquirir carga eléctrica cuando gana o pierde cargas negativas. Así, un cuerpo eléctricamente neutro que pierde cargas negativas se transforma en un cuerpo cargado positivamente, y uno que gana cargas negativas se convierte en un cuerpo cargado negativamente.
Dos cuerpos con cargas del mismo tipo se repelen, mientras que si tienen cargas de distinto tipo se atraen.

2.2. Electrones y protones

Los fenómenos de electrización y los relacionados con la corriente eléctrica, conocidos a finales del siglo XIX, pusieron de manifiesto que el átomo es divisible y que está formado por partículas más pequeñas que tienen carga eléctrica.

¿Cuáles crees que son estas partículas?

A finales del siglo XIX y comienzos del XX, varios científicos realizaron diferentes experimentos con tubos de vidrio, como el del dibujo, que contenían un gas a baja presión al que se sometía a descargas eléctricas de alto voltaje.

Estas experiencias permitieron a J. J. Thomson (1856-1940) identificar la partícula responsable de la carga eléctrica negativa, el electrón, y a E. Goldstein (1860-1930), la partícula responsable de la carga eléctrica positiva, el protón. Asimismo, sirvieron para determinar los valores numéricos de sus cargas eléctricas y sus masas.

	Electrón	Protón
Carga	Negativa	Positiva
Carga eléctrica	−1,602 · 10⁻¹⁹ C	1,602 · 10⁻¹⁹ C
Masa	9,109 · 10⁻³¹ kg	1,673 · 10⁻²⁷ kg
Descubrimiento	J. J. Thomson, 1897	E. Goldstein, 1886

Ideas claras

El átomo es divisible.
El átomo contiene cargas positivas y negativas.
El electrón es la partícula negativa del átomo y el protón es la positiva.
El valor numérico de la carga del protón y del electrón es el mismo.
Un átomo neutro tiene el mismo número de protones y electrones.

La carga del electrón es la más pequeña que existe, y por eso recibe el nombre de carga eléctrica elemental.

Observa que, en valor absoluto, es decir, sin tener en cuenta el signo, la carga del electrón es la misma que la del protón. Por tanto, podemos afirmar que en un cuerpo eléctricamente neutro el número de electrones debe ser igual al número de protones.

Ya hemos identificado las partículas elementales electrón y protón. ¿Cómo están situadas en el átomo?

La respuesta nos la dan los diferentes modelos atómicos que los científicos han ido describiendo a lo largo del siglo XX.

Identifica la trayectoria que siguen los electrones en un tubo de descarga.

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