1. Luis Gonzalo Revelo Pabón 1
I.E.M. María Goretti
LA ELECTRICIDAD
Teoría Atómica.
La materia está formada por moléculas y las moléculas a su vez están formadas por átomos y
el átomo a su vez está formado por un núcleo lugar donde se encuentran los neutrones y pro-
tones y alrededor del núcleo se encuentran girando los electrones.
¿Qué es la electricidad? Los electrones que se encuentran girando en la órbita o nivel de ener-
gía alrededor del núcleo del átomo, don-
de esté movimiento circular facilita a los
electrones a cambiarse de órbita del áto-
mo en el que se encuentra a la órbita de
otro átomo contiguo o vecino a él, dando
origen a la electricidad. Por lo tanto se
denomina electricidad al movimiento de
electrones de un átomo a otro.
Cuando un electrón se encuentra girando
en un nivel de energía no emite ni absor-
be energía, sin embargo se presentan los
siguientes casos:
x cuando un electrón salta de un
nivel de energía a un nivel de energía
inferior, entonces el electrón desprende
energía radiante y
x cuando un electrón salta de una
capa o nivel de energía a un nivel supe-
rior, es necesario para este salto comunicarle una energía exterior.
Electricidad! ¿Cómo? Al frotar un
tubo de plástico o PVC con una lani-
lla, se dice que el tubo de plástico
se ha cargado de electricidad es
decir, que por el rozamiento con la
lanilla ha ganado electrones y se
ha cargado negativamente, mientras
tanto que la lanilla ha perdido elec-
trones y se ha cargado positivamen-
te. Por lo tanto al acercar el tubo PVC
a un cuerpo que tenga un equilibrio
de cargas, por ejemplo un trocito de
papel, este es atraído por el tubo de
PVC, o también podrá hacerlo ¡la
lanilla!
Al frotar dos objetos los electrones
de uno de ellos pasan al otro objeto.
Entonces se concluye que uno de
los cuerpos pierde electrones que-
dando cargado positivamente, mien-
tras que el otro cuerpo gana electrones quedando cargado negativamente.

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Carga eléctrica.
Se denomina carga eléctrica a la cantidad de electricidad que tiene un cuerpo, es decir al exce-
so o defecto de electrones que tiene un objeto (la materia).
Un cuerpo está cargado negativamente cuando tiene un exceso de electrones, y un cuerpo
está cargado positivamente
cuando tiene un defecto de
electrones, los neutrones no
tienen carga eléctrica (ya que
tienen el mismo número de
electrones que de protones).
Por consiguiente, la carga eléc-
trica es una magnitud física medible y cuantificable.
La cantidad de electricidad “neta” de un cuerpo es igual a un número entero de veces la carga
del electrón. Es decir: q=
.q: carga eléctrica.
.n: representa a un número entero.
-19
.e=carga del electrón (-1e= -1,6x10 C).
Ejemplo: En el siguiente grafico se muestra a cuerpo con la presencia de cuatro electrones y un
protón; determinemos el número “n”.
El cuerpo muestra un exceso de electrones entonces:
q= 3e de donde se deduce que el número entero es
n=3
-19
Pero –e=1,6x10 C entonces la carga que tiene los tres
electrones en el cuerpo es igual a:
-19 -19
q=3(-1,6x10 C)= -4,8x10 C
En el sistema internacional (SI) la unidad de medida de la carga eléctrica es el coulombio (C),
que es igual a la carga eléctrica de unos seis trillones de electrones. Es decir:
-19
.qe=-e=-1,6x10 C entonces al despejar C se tiene que:
18
1C=6,25x10 e
18
1C=6,25x10 electrones
La carga de un protón tiene el mismo valor del electrón pero con signo contrario .q p=+e=
-19
+1,6x10 C.
20
Ejemplo. Calcular la carga eléctrica de una esfera que tiene un exceso de 10 electrones.
Como hay un exceso de electrones, entonces la carga eléctrica de la esfera es negativa. Luego
q= remplazamos
20
q=- 10 =-16C

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Ley de Coulomb
La fuerza de repulsión o atracción entre dos cargas eléctricas (q 1, y q2) es directamente pro-
porcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
que las separa (r). Es decir:
Fuerza en la carga q1 (de atracción o de repulsión), debido por la carga q2 (se mide en N)
Fuerza en la carga q2 (de atracción o de repulsión), debido por la carga q1 (se mide en N)
K: constante de proporcionalidad (en el vacío vale k=9x )
.q1, q2: cargas eléctricas (se mide en C)
.r: distancia entre las dos cargas (m)
Si ambas cargas tienen el mismo signo, es decir, si ambas cargas son positivas o ambas son
negativas, entonces la fuerza es repulsiva y sii las dos cargas tienen signos opuestos enton-
ces la fuerza es atractiva.
La ley de Coulomb es válida únicamente para objetos cargados cuyas dimensiones sean pe-
queñas comparadas con la distancia que las separa. Esto se expresa diciendo que dicha ley es
válida para cargas puntuales, es decir, cargas eléctricas que se suponen concentradas en un
punto
Como las unidades de fuerza, carga y distancia en el sistema SI se han definido independien-
temente de la Ley de Coulomb, el valor numérico de la constante de proporcionalidad K debe
medirse experimentalmente. El valor de la constante K depende de la naturaleza del medio. El
valor numérico de la constante K depende de la opción de unidades. Si la fuerza está en New-
9
ton, la distancia en metros (m), y la carga en coulomb (C), entonces K tiene un valor de 9 x 10
2 2 9 2 2
New. m /C . (K = 9 x 10 New. m /C ).
-12 2 2
La constante K se escribe como: donde =8,854x10 C /Nm y es conocida
como el coeficiente de permitividad.
Limitaciones de la Ley de Coulomb
-La expresión es aplicable para las cargas puntuales solamente.
-La fuerza es indefinida para r = 0
Unidades de la Carga Eléctrica
Coulomb (C). Es la unidad de carga eléctrica en el sistema MKS y se define como la carga
eléctrica capaz de atraer o repeler a otra igual situada en el vacío y a la distancia de un metro y
9
con la fuerza de 9x10 Newton.

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StatCoulomb. Es la unidad de carga del sistema C.G.S y se define como la carga eléctrica
capaz de atraer o repeler a otra igual en el vacío y a la distancia de un centímetro con la fuerza
de una DINA.
9
1 coulomb = 3x10 statcoulomb
18
1 coulomb = 6X10 electrones
Submúltiplos:
La carga eléctrica elemental o unidad natural de carga es el electrón y se designa con la letra
minúscula –e. Véase tabla de carga y masa del electrón, protón y neutrón.
Carga y Masa del electrón, protón y neutrón
Partícula Carga Masa
-19 -31
Electrón (-e) -1,602x10 C 9,10x10 kg
-19 -27
Protón (+e) +1,602x10 C 1,67x10 kg
-27
Neutrón 0 1,67x10 kgr.
La ecuación es aplicable únicamente para una pareja de cargas. Ahora si se tiene
más de dos cargas entonces para encontrar el módulo de la fuerza resultante (FR) ejercida
sobre una de ellas, digamos q1, se aplica el principio de superposición de fuerzas.
Principio de Superposición de Fuerzas
El principio de superposición de fuerzas se cumple cuando dado un conjunto de cargas
(Q1,Q2,Q3,Q4) se pretende encontrar el valor de la fuerza resultante (FR) en una y solamente
en una de las carga de ellas (Q1), donde la fuerza resultante está determinada por la suma
vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre ella.

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Ahora:
1. Si el conjunto de cargas está formado por tres cargas, (Q1,Q2,Q3) entonces para encon-
trar el módulo de la fuerza resultante (FR), se emplea el método del Paralelogramo. Es
decir:
Dónde:
: Fuerza resultante
Fuerza en la carga Q1 de atracción, debido por la carga Q2
Fuerza en la carga Q1 de repulsión, debido por la carga Q3
: Angulo formado entre los dos vectores F1,2 y F1,3.
2. Si el conjunto de cargas está formado por más de tres cargas, entonces se aplica el
método de las coordenadas rectangulares, teniendo en cuenta que las componentes
verticales y horizontales de cada uno de los vectores descompuestos llevan el respec-
tivo signo del cuadrante del plano cartesiano en el cual se ubique el vector componen-
te.
Entonces el valor de la fuerza resultante será igual a: FR=