MODELO DE CARGAS

 

Franklin (1706-1790)
 

El hecho de que los cuerpos "neutros" se electricen al frotarlos sugirió la idea de que mediante el frotamiento  se añade o se quita "algo" al objeto y que el desequilibrio producido por ese exceso o esa carencia es el responsable de su electrización. Esta idea fue propuesta por Franklin (1706-1790), que imaginó la existencia de un "fluido eléctrico"  que se hallaría en los cuerpos y cuya cantidad podía variar debido al frotamiento (pasando fluido eléctrico del cuerpo frotado al paño frotante, y viceversa). Para Franklin existían dos tipos de electrización correspondientes al exceso o la falta del fluido eléctrico: Cuando dos objetos del mismo material son frotados del mismo modo, ambos tienen exceso o defecto del fluido y se repelen. Cuando uno tiene exceso de fluido y otro carece de él se atraen, como ocurre siempre entre el objeto frotado y el frotador.

 

Otra posible hipótesis, que finalmente se impuso, supone la existencia de una propiedad de la materia (la carga eléctrica) que se presenta en dos formas distintas, a las que llamamos carga positiva y carga negativa.

 

Du Fay (1698-1739)
 

Este concepto fue sugerido por primera vez por Du Fay (1698-1739) al observar el distinto comportamiento de un mismo cuerpo electrizado frente al ámbar y frente al vidrio. Propuso para ambos tipos de electricidad los nombres de "resinosa" y "vítrea".  Con posterioridad se impuso la designación positiva-negativa para los dos tipos de electricidad, asignándose la positiva arbitrariamente al vidrio y la negativa al ámbar. Se planteó que en los cuerpos no electrizados la carga negativa y la positiva están en la misma cantidad y, por eso, sus efectos no se notan. En cambio, al frotar objetos pasa carga positiva o negativa de uno de ellos al otro. El modelo se completa postulando que las cargas del mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen.
 

Este conjunto de hipótesis conforma el modelo de cargas y sigue siendo el modelo actualmente aceptado para explicar los fenómenos eléctricos. Muestra una gran capacidad para interpretar diferentes fenómenos de la electricidad y se pudo integrar de forma coherente con los conocimientos construidos sobre la estructura interna de la materia, particularmente, sobre la estructura del átomo.

 

En este sentido, se produjoun avance fundamental en 1909, cuando Millikan demostró con el experimento de la gota de aceite que la carga eléctrica siempre se encuentra en la naturaleza como un múltiplo entero de una unidad fundamental de carga, e, igual en cantidad a la carga del electrón. Los modelos atómicos sucesivos (desde el modelo de Rutherford, hasta el modelo cuántico) enseñaron después que la materia común está formada básicamente por electrones (con carga negativa de valor -e), protones (con carga positiva del mismo valor +e), y neutrones (con carga cero). El modelo actual de la materia o modelo estándar dice que estas entidades están formadas por partículas más pequeñas, llamadas quarks (cuyas cargas son múltiplos de e/3), pero se considera que los quarks no pueden existir fuera de las partículas que forman. Por tanto, para todo fin práctico, la mínima carga observable sigue siendo, e. En el lenguaje de la física moderna, este hecho se expresa diciendo que la carga, q, está cuantizada, lo que significa que su valor es siempre un múltiplo de la carga fundamental (q=Ne, donde N es un número entero).

 

Los modelos atómicos también enseñaron que en la electrización por frotamiento se producen desplazamientos de electrones. Como son muy livianos y se ubican en la "corteza" atómica, los electrones se pueden desplazar con relativa facilidad dentro de algunos materiales y también pueden saltar de un material a otro. Estos desplazamientos e intercambios de electrones generan desequilibrios eléctricos que están en la base de las interacciones atractivas o repulsivas observadas. Tales interacciones atractivas o repulsivas de origen eléctrico coexisten con la interacción gravitatoria de atracción, pero normalmente esta última se puede despreciar por ser sumamente débil frente a las primeras.