Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Carga eléctrica y conservación


La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que es responsable de las fuerzas eléctricas. En términos simples, la carga eléctrica ayuda a explicar por qué y cómo las partículas se atraen o se repelen entre sí. En el campo de la física, particularmente la electrostática, entender la carga eléctrica y su conservación es esencial para explicar una variedad de fenómenos.

Entendiendo la carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de las partículas elementales de la materia. Hay dos tipos de carga: positiva y negativa. La sabiduría convencional dicta que cargas similares se repelen entre sí, mientras que cargas opuestas se atraen. Este principio forma la base para entender las fuerzas e interacciones electrostáticas.

Imagina dos globos frotados con lana. Cuando se acercan el uno al otro, se repelen. Esto ocurre porque ambos globos adquieren el mismo tipo de carga eléctrica. Por el contrario, un globo cargado puede atraer pequeños trozos de papel, lo cual es un ejemplo de cargas opuestas atrayéndose.

Unidades y medidas

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la carga se mide en culombios (C). La carga de un electrón es aproximadamente -1,6 × 10 -19 culombios, y la carga de un protón es +1,6 × 10 -19 culombios.

Conservación de la carga

El principio de conservación de la carga establece que la carga eléctrica total en un sistema aislado permanece constante. En términos simples, la carga total se conserva; puede ser transferida de un cuerpo a otro, pero no puede ser creada o destruida.

Considera un sistema cerrado donde dos átomos neutros colisionan. Si un átomo gana un electrón y se carga negativamente, el otro átomo pierde un electrón y se carga positivamente. La carga total permanece la misma antes y después de la interacción. Este es un ejemplo de conservación de la carga.

Ejemplo visual: interacción de cargas

+ -

En la ilustración anterior, una carga positiva (+) y una carga negativa (-) experimentan fuerzas atractivas como indica la línea discontinua. Esta interacción atractiva es una consecuencia fundamental de las cargas eléctricas opuestas.

Conductores e aislantes

Las sustancias a través de las cuales la carga eléctrica puede fluir fácilmente se llaman conductores. Por ejemplo, metales como cobre y plata. En contraste, los materiales que no permiten que la carga eléctrica fluya fácilmente se llaman aislantes, como el caucho y la madera.

Piensa en un cable metálico conectado a una batería. El cable actúa como un conductor, permitiendo que la carga fluya a través del circuito. Mientras tanto, la envoltura de caucho alrededor del cable actúa como un aislante para evitar descargas accidentales.

Cuantización de la carga

La carga eléctrica está cuantizada, lo que significa que solo puede existir en paquetes discretos llamados "cuanta". La magnitud de la carga siempre es un múltiplo entero de la carga elemental (e), que es la carga del protón o electrón.

Carga (q) = n × e

donde n es un número entero, y e es la carga elemental. Este principio implica que no se puede mantener una fracción de la carga del electrón como una unidad de carga independiente.

Ejemplo de lección: carga por fricción

Cuando frotas una varilla de vidrio con seda, los electrones se transfieren del vidrio a la seda. Esto hace que la varilla de vidrio se cargue positivamente y la seda negativamente. La carga total antes y después del proceso permanece cero, lo cual muestra la conservación de la carga.

Partículas elementales y conservación de la carga

La conservación de la carga se aplica no solo a las interacciones macroscópicas, sino también a las interacciones a nivel atómico y subatómico. Cuando las partículas interactúan en experimentos de física de alta energía, la carga neta permanece constante.

Ejemplo visual: interacción entre dos partículas cargadas

+ +

En este ejemplo, dos cargas positivas iguales (+) se repelen entre sí como se muestra por la línea sólida que apunta hacia afuera. Esto es una clara ilustración de la fuerza repulsiva entre cargas semejantes - un aspecto fundamental de las interacciones electrostáticas.

Conclusión

Entender la carga eléctrica y su conservación es importante para entender una variedad de fenómenos en física. La carga eléctrica afecta la manera en que las partículas y los objetos interactúan, y está gobernada por leyes fundamentales como la conservación de la carga. Estos principios no solo son esenciales para la comprensión académica, sino que también tienen aplicaciones prácticas en la electrónica, la ingeniería, y varios campos científicos.


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