EVAL3

CARGA ELECTRICA

DEFINICION:
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.
Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.

UNIDADES
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de 6,241 509 × 10^{18} electrones aproximadamente.

HISTORIA
Experimento de la cometa de Benjamín Franklin.
Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y plumas pequeñas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto (ca. 639-547 a.C.), quién vivió hace unos 2500 años.

El médico inglés William Gilbert (1540-1603) observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. Además, en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos.

El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles du Fay, aunque fue Benjamin Franklin quién al estudiar estos fenómenos descubrió como la electricidad de los cuerpos, después de ser frotados, se distribuía en ciertos lugares donde había más atracción; por eso los denominó (+) y (-).

Sin embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX cuando estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday, hacia 1833, y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell.

Posteriormente, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.

CARGA ELECTRICA  ELEMENTAL
Las investigaciones actuales de la física apuntan a que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada. La unidad más elemental de carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir alrededor de 1,602 176 487(40) × 10 a la -19 culombios y es conocida como carga elemental.4 El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto.

Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que exista físicamente, puede escribirse como  \ N \times e siendo N un número entero, positivo o negativo.

Por convención se representa a la carga del electrón como -e, para el protón +e y para el neutrón, 0. La física de partículas postula que la carga de los quarks, partículas que componen a protones y neutrones toman valores fraccionarios de esta carga elemental. Sin embargo, nunca se han observado quarks libres y el valor de su carga en conjunto, en el caso del protón suma +e y en el neutrón suma 0.

Aunque no tenemos una explicación suficientemente completa de porqué la carga es una magnitud cuantizada, que sólo puede aparecer en múltiplos de la carga elemental, se han propuestos diversas ideas:

Paul Dirac mostró que si existe un monopolo magnético la carga eléctrica debe estar cuantizada.
En el contexto de la teoría de Kaluza-Klein, Oskar Klein encontró que si se interpretaba el campo electromagnético como un efecto secundario de la curvatura de un espacio tiempo de topología M*S^1, entonces la compacidad de S^1\, comportaría que el momento lineal según la quinta dimensión estaría cuantizado y de ahí se seguía la cuantización de la carga.

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9×10 a la 9 N.


Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan también sus submúltiplos:



Frecuentemente se usa también el sistema CGS cuya unidad de carga eléctrica es el Franklin (Fr). El valor de la carga elemental es entonces de aproximadamente 4,803×10–10 Fr.

DENSIDAD DE LAS CARGAS ELECTRICAS
Se llama densidad de carga eléctrica a la cantidad de carga eléctrica por unidad de longitud, área o volumen que se encuentra sobre una línea, una superficie o una región del espacio, respectivamente. Por lo tanto se distingue en estos tres tipos de densidad de carga.9 Se representaría con las letras griegas lambda (λ), para densidad de carga lineal, sigma (σ), para densidad de carga superficial y ro (ρ), para densidad de carga volumétrica.
Puede haber densidades de carga tanto positivas como negativas. No se debe confundir con la densidad de portadores de carga.
A pesar de que las cargas eléctricas son cuantizadas con q y, por ende, múltiplos de una carga elemental, en ocasiones las cargas eléctricas en un cuerpo están tan cercanas entre sí, que se puede suponer que están distribuidas de manera uniforme por el cuerpo del cual forman parte. La característica principal de estos cuerpos es que se los puede estudiar como si fueran continuos, lo que hace más fácil, sin perder generalidad, su tratamiento. Se distinguen tres tipos de densidad de carga eléctrica: lineal, superficial y volumétrica.

Densidad de carga lineal
Se usa en cuerpos lineales como, por ejemplo hilos.   
Donde Q es la carga encerrada en el cuerpo y L es la longitud. En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en C/m (culombios por metro).

Densidad de carga superficial
Se emplea para superficies, por ejemplo una plancha metálica delgada como el papel de aluminio
donde Q es la carga encerrada en el cuerpo y S es la superficie. En el SI se mide en C/m2 (culombios por metro cuadrado).

Densidad de carga volumétrica
Se emplea para cuerpos que tienen volumen.
 

donde Q es la carga encerrada en el cuerpo y V el volumen. En el SI se mide en C/m3 (culombios por metro cúbico).


 PROGRAMACION DEV C++


#include <cstdlib>

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;

int main()

{
    int opcion;
    cout<<"********** MENU PRINCIPAL ********** \n\n"; 
    cout<<"1)CARGA ENCERRADA \n";
    cout<<"2)SUPERFICE ELECTRICA\n";
    cout<<"3)DENSIDAD DE CARGA LINEAL \n";
    cout<<"4)DENSIDAD DE CARGA SUPERFICIAL \n";
    cout<<"5)DENSIDAD DE CARGA VOLUMETRICA \n\n";
    cout<<"**************************************\n\n";
    cout<<"          INGRESE UNA OPCION: "; cin>>opcion;
     
    switch (opcion)
    {
       case 1 :
       { 
       cout<<"******* CARGA ENCERRADA **********\n\n";
       int  Q, L ,Dcl;
       cout<<"INGRESE LA LONGITUD: "; cin>>L;
       cout<<"INGRESE LA DENSIDAD DE CARGA LINEAL: "; cin>>Dcl;
       Q = L * Dcl;
       cout<<"LA CARGA ENCERRADA ES :"<<Q<<endl;
       cout<<"**************************************\n\n";
       }
       break;
       
       case 2 : 
          {
       cout<<"******* SUPERFICE ELECTRICA **********\n\n";   
       int  Q, S, Dcs;   
       cout<<"INGRESE LA CARGA ENCERRADA : "; cin>>Q;
       cout<<"INGRESE LA DENSIDAD DE CARGA SUPERFICIAL : "; cin>>Dcs;
       S = Q * Dcs
       cout<<"LA SUPERFICE ELECTRICA :" <<S<<endl;
       cout<<"**************************************\n\n";
       }
       break;
       
       case 3 :
         {
       cout<<"******* DENSIDAD DE CARGA LINEAL **********\n\n"; 
       int Dcl, Q, L ;
       cout<<"INGRESE LA CARGA ENCERRADA: "; cin>>Q;
       cout<<"INGRESE LA LONGITUD: "; cin>>L;
       Dcl = Q/L  
       cout<<"LA DENSIDAD DE CARGA LINEAL ES :" <<Dcl<<endl;
       cout<<"**************************************\n\n";
       }  
       break;
       
       case 4 : 
            {
       cout<<"******* DENSIDAD DE CARGA SUPERFICIAL **********\n\n";   
       int Dcs, Q, S;    
       cout<<"INGRESE LA CARGA ENCERRADA: "; cin>>Q;
       cout<<"INGRESE LA SUPERFICE: "; cin>>S;  
       Dcs = Q/S ;
       cout<<"LA DENSIDAD DE CARGA SUPERFICIAL  ES :" <<Dcs<<endl;
       cout<<"**************************************\n\n";
       }
       break;
       
       case 5 : 
            {
       cout<<"******* DENSIDAD DE CARGA VOLUMETRICA **********\n\n";   
       int Dcv, Q, V;
       cout<<"INGRESE LA CARGA ENCERRADA: "; cin>>Q;    
       cout<<"INGRESE EL VOLUMEN: "; cin>>V;
       Dcv = Q/V ;
       cout<<"LA DENSIDAD DE CARGA VOLUMETRICA ES :" <<Dcv<<endl;
       cout<<"**************************************\n\n";
       }
       break;
       }
    cout<<endl; cout<<"\n";
    system("PAUSE");
    return 0;

}

https://drive.google.com/file/d/0B6x-0vuClBqTUUoxZzhQbV81UzQ/view?usp=sharing

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