Sé que este no es el lugar adecuado para hacer esta pregunta, pero en otros lugares las respuestas son tan horribles.. Estoy estudiando eletricidad, asi que, empiezo a ver cosas como "cargas", "los electrones tienen cargas negativas",etc. Pero no entendi muy bien que es carga. Busqué un poco en internet y lo encontré relacionado con los campos electromagnéticos, entonces pensé "negativo y positivo puede estar asociado al comportamiento de la partícula en el campo, ¡genial!", pero los artículos sobre campos electromagnéticos ya presuponen cargas "negativas" y "positivas". En otros sitios, veo respuestas que relacionan las cargas con la cantidad de electrones/protones de un átomo, pero si es así, ¿el electrón "negativo" es un átomo sin protones? ¿Y el neutrón? Así pues, mis preguntas son (1) Qué son las cargas; y (2) Cómo puede una partícula "estar" cargada eléctricamente. ¿Qué significa eso realmente? Gracias por su tiempo.
Respuestas
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Yo diría que la carga es una prescripción teórica que describe una manera de cómo una partícula interactúa con el campo electromagnético. Puesto que estamos hablando de una teoría que debe describir y predecir diversos fenómenos, tenemos que empezar con la definición de objeto fundamental.
Si hablamos de mecánica newtoniana nos enfrentamos a fenómenos relacionados con interacciones de partículas entre sí por un contacto mecánico directo. Caracterizamos estas interacciones por fuerza, momento, etc. La característica fundamental de un cuerpo será la masa. Teóricamente, en mecánica se pueden considerar objetos de masa positiva, negativa o nula. Sin embargo, a partir de la experimentación sabemos que no existen objetos con masa negativa.
Lo mismo ocurre con la electrodinámica, donde vemos objetos que interactúan a través de un campo. Ahora, para describir la capacidad de un objeto de generar o llenar este campo, introducimos la carga. Así que, como ya ha dicho zeal, la carga no es más que una propiedad de un objeto, igual que la masa.
En cuanto a su segunda pregunta. En primer lugar, hay que tener en cuenta que cualquier objeto puede tener cualquier carga independientemente de los electrones. Sin embargo, sabemos que el átomo es un objeto complejo compuesto por electrones, protones y neutrones. Por lo tanto, para calcular la carga de un átomo debemos asignar algunas cargas a sus constituyentes fundamentales.
A partir de los experimentos sabemos que los electrones, neutrones y protones interactúan entre sí y con el campo electromagnético de tal manera, que podemos definir $q_e=-1$ , $q_p=+1$ , $q_n=0$ . Ahora, con sólo sumar las cargas de los constituyentes de un objeto complejo podemos obtener su carga.
Por lo tanto, en resumen: la carga es tal prescripción teórica en electrodinámica, que permite predecir los fenómenos electromagnéticos.
Si busca una definición de carga, no puedo darle más que ésta.
La carga es la propiedad de la materia de interactuar con el campo electromagnético, de forma análoga a las masas en el campo gravitatorio (¡pero, mucho más fuerte!).
Si buscas una forma de visualizar, existe de ninguna manera . Debo comenzar con la afirmación de que las respuestas a estas preguntas pueden resultar filosófico .
Porque, no hay una definición convincente para estas cosas. Sólo podemos saber/hablar de las características de tal cosa, porque todo lo que sabemos (basándonos en la observación) es que cuando damos cuenta de algo como la carga, podemos explicar algunos de los fenómenos que ocurren en la naturaleza.
Propiedades como la temperatura, la masa, etc. son fácilmente concebibles porque tenemos varias formas de "sentirlas", como el calor para la temperatura y el peso (más concretamente, el campo gravitatorio) para la masa.
Si no hay manera de visualizar, entonces no hay forma de convencerte, excepto creer que algo así realmente existe. Las lenguas también son de este tipo. Por ejemplo, podría pedirte que definieras un gato. Empezarías describiendo como, mamífero cuadrúpedo, no tiene capacidad de rugir, etc. Lo que estás haciendo es, utilizar algunas palabras base para describir una palabra en particular, basándote en tu observación del animal. O podríamos extender esto aún más, a los alfabetos. ¿Tenemos una definición de "A"?
Lo que quiero decir es que necesitamos algunos elementos básicos para describir los fenómenos que ocurren en el mundo exterior. Y la carga es uno de ellos.
Respuesta 1: La carga es el observable físico correspondiente a la conservación de una determinada simetría.
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Respuesta 2: La carga eléctrica o carga electromagnética se debe a la simetría gauge U(1) electromagnética.
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Véase también este post: ¿Existe alguna teoría para el origen de la carga?
La carga es una propiedad física de la materia. Desde que, en experimentos de frotar cosas disímiles como frotar vidrio con seda, etc, y otros estudios detallados de esta propiedad, se observa que los objetos poseen esta propiedad por la cual experimentan atracción y repulsión. Esto llevó a la gente a darse cuenta de que hay dos formas opuestas de la misma por lo que los nombres dados como carga positiva y carga negativa.
Una carga puntual no existe realmente. Es hipotética. Un electrón no es una carga puntual. Un electrón es una partícula que posee esta propiedad y los experimentos demuestran que posee la carga negativa.
Una carga puntual es una idealización para estudiar cómo los objetos cargados afectan a otros objetos cargados o neutros.
Así que una superficie de un cuerpo está cargada positivamente no significa realmente que las cargas puntuales positivas se extienden sobre ella, sino que es más bien como un "fluido continuo" de esa propiedad positiva se extiende uniformemente sobre ella.
Esta propiedad de la materia es la responsable de la interacción con el campo electromagnético. Es la carga la que interactúa con el campo electromagnético como la masa con el campo gravitatorio.
