La carga eléctrica es la propiedad física de la materia que hace que experimente una fuerza cuando se coloca en un campo electromagnético . La carga eléctrica puede ser positiva o negativa (comúnmente transportada por protones y electrones respectivamente). Las cargas iguales se repelen y las cargas diferentes se atraen. Un objeto con ausencia de carga neta se denomina neutral . El conocimiento temprano de cómo interactúan las sustancias cargadas ahora se llama electrodinámica clásica , y todavía es preciso para problemas que no requieren la consideración de efectos cuánticos .
La carga eléctrica es una propiedad conservada ; la carga neta de un sistema aislado , la cantidad de carga positiva menos la cantidad de carga negativa, no puede cambiar. La carga eléctrica es transportada por partículas subatómicas . En la materia ordinaria, la carga negativa la llevan los electrones, y la carga positiva la llevan los protones en los núcleos de los átomos . Si hay más electrones que protones en un trozo de materia, tendrá carga negativa, si hay menos tendrá carga positiva y si hay igual cantidad será neutral. La carga está cuantificada ; viene en múltiplos enteros de pequeñas unidades individuales llamadas carga elemental , e, acerca de1.602 × 10 −19 coulombs , [1] que es la carga más pequeña que puede existir libremente (las partículas llamadas quarks tienen cargas más pequeñas, múltiplos de 1 / 3 e , pero solo se encuentran en combinación, y siempre se combinan para formar partículas con número entero cargo). El protón tiene una carga de + e , y el electrón tiene una carga de − e .
Las cargas eléctricas producen campos eléctricos . [2] Una carga en movimiento también produce un campo magnético . [3] La interacción de las cargas eléctricas con un campo electromagnético (combinación de campos eléctricos y magnéticos) es la fuente de la fuerza electromagnética (o de Lorentz) , [4] que es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física . El estudio de las interacciones mediadas por fotones entre partículas cargadas se denomina electrodinámica cuántica . [5]
La unidad de carga eléctrica derivada del SI es el culombio (C) que lleva el nombre del físico francés Charles-Augustin de Coulomb . En ingeniería eléctrica también es común utilizar el amperio-hora (Ah). En física y química es común utilizar la carga elemental ( e ) como unidad. La química también usa la constante de Faraday como la carga de un mol de electrones. El símbolo q en minúscula a menudo denota carga.
La carga es la propiedad fundamental de la materia que exhibe atracción o repulsión electrostática en presencia de otra materia con carga. La carga eléctrica es una propiedad característica de muchas partículas subatómicas . Las cargas de las partículas independientes son múltiplos enteros de la carga elemental e ; decimos que la carga eléctrica está cuantizada . Michael Faraday , en sus experimentos de electrólisis , fue el primero en notar la naturaleza discreta de la carga eléctrica. El experimento de la gota de aceite de Robert Millikan demostró este hecho directamente y midió la carga elemental. Se ha descubierto que un tipo de partícula, los quarks, tienen cargas fraccionarias de − 1 / 3 o + 2 / 3 , pero se cree que siempre se presentan en múltiplos de carga integral; nunca se han observado quarks independientes.
Por convención , la carga de un electrón es negativa, −e , mientras que la de un protón es positiva, +e . Las partículas cargadas cuyas cargas tienen el mismo signo se repelen entre sí, y las partículas cuyas cargas tienen diferente signo se atraen. La ley de Coulomb cuantifica la fuerza electrostática entre dos partículas afirmando que la fuerza es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La carga de una antipartícula es igual a la de la partícula correspondiente, pero de signo contrario.