magnitud

carga eléctrica

Una propiedad fundamental de la materia que hace que experimente una fuerza en un campo electromagnético.
6 artículos relacionados · 6 fórmulas

Descripción

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que determina cómo interactúa con los campos electromagnéticos. Se presenta en dos tipos, convencionalmente llamados positiva y negativa, de modo que las cargas iguales se repelen y las opuestas se atraen. La carga está cuantizada: siempre aparece en múltiplos enteros de la carga elemental e, y se conserva estrictamente: en cualquier sistema cerrado, la carga total nunca cambia. Esta propiedad subyace a todo, desde la estructura de los átomos hasta el comportamiento de los rayos y la química de la vida.

Historia

El concepto de carga fue formalizado por Benjamin Franklin en el siglo XVIII, quien introdujo los términos positivo y negativo. La comprensión moderna de la carga como una cantidad cuantizada y conservada surgió con los experimentos de Robert Millikan (1909) y el desarrollo de la electrodinámica cuántica a mediados del siglo XX.

Cómo funciona

La carga crea y responde a los campos eléctricos y magnéticos. Una partícula cargada produce un campo eléctrico que ejerce fuerzas sobre otras cargas y, cuando se mueve, también genera un campo magnético. La intensidad de estas interacciones está determinada por la constante de estructura fina, aproximadamente 1/137. En la electrodinámica cuántica, la carga es la constante de acoplamiento que determina con qué frecuencia una partícula emite o absorbe un fotón, el portador de la fuerza electromagnética.

En la práctica

La carga eléctrica es la base de toda la tecnología eléctrica: desde la generación de energía y la electrónica hasta la imagen médica como la resonancia magnética y los aceleradores de partículas utilizados en la terapia contra el cáncer.

Dato curioso

La carga eléctrica de un solo electrón es exactamente igual en magnitud a la de un protón, pero de signo opuesto: un equilibrio que, si se desviara aunque sea una fracción diminuta, haría que los átomos fueran inestables y que la materia tal como la conocemos fuera imposible.

Concept graph →

Fórmulas

$$\Delta Q = \nu \frac{e \Delta \Phi}{\Phi_0}$$
Charge quantization in superconductors relates flux change to accumulated charge.
Qué hay en la fórmula
\Delta QvariableAccumulated charge change in the superconductor — carga eléctrica coulomb
\Delta \PhivariableChange in magnetic flux through the superconducting loop — flujo magnético weber
\nuvariableFilling factor (integer or fractional) of the quantum Hall state — adimensional
econstanteMagnitude of the electric charge of a single electron or proton — carga elemental = 1.602176634e-19 coulomb
\Phi_0constanteSuperconducting flux quantum, h/(2e), the fundamental unit of magnetic flux in a superconductor — cuanto de flujo magnético = 2.067833848e-15 weber
$$\Xi = \frac{k_e Q^2}{G M^2}$$
Compares electrostatic to gravitational force strength.
Qué hay en la fórmula
QvariableElectric charge of the body — carga eléctrica coulomb
MvariableMass of the body — masa kilogram
k_econstanteElectrostatic force constant in Coulomb's law — constante de Coulomb = 8.9875517923e9 newton metre squared per coulomb squared
GconstanteNewtonian constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
$$r_{\pm} = \frac{GM}{c^2} \left(1 \pm \sqrt{1 - \frac{k_e Q^2}{G M^2}}\right)$$
Locations of event horizons in charged black holes.
Qué hay en la fórmula
r_±variableInner and outer event horizon radii — horizon radius metre
QvariableElectric charge of the black hole — carga eléctrica coulomb
MvariableMass of the black hole — masa kilogram
GconstanteNewtonian constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
k_econstanteElectrostatic force constant in Coulomb's law — constante de Coulomb = 8.9875517923e9 newton metre squared per coulomb squared
$$p_{\max} = \frac{e B L}{c}$$
Maximum momentum a charged particle can gain in a magnetic field of scale L.
Qué hay en la fórmula
p_maxvariablemaximum momentum — momento kilogram metre per second
evariableelectric charge — carga eléctrica coulomb
Bvariablemagnetic field strength — campo magnético tesla
Lvariablecharacteristic length scale — longitud metre
cconstantespeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
$$\omega_p = \sqrt{\frac{n e^2}{m \epsilon_0}}$$
Natural frequency of charge density oscillations.
Qué hay en la fórmula
\omega_pvariableplasma angular frequency — frecuencia angular radian per second
nvariableelectron number density — number density per cubic metre
evariableelementary charge — carga eléctrica coulomb
mvariableelectron mass — masa kilogram
\epsilon_0constantepermittivity of free space — permitividad del vacío = 8.8541878128e-12 farad per metre
\sqrt{}operadortakes the square root — raíz cuadrada
$$\sigma_H = \frac{\nu e^2}{h}$$
Hall conductivity quantized in units of e²/h.
Qué hay en la fórmula
σ_HvariableHall conductivity — electrical conductivity siemens
νvariableFilling factor (integer or fractional) — filling factor
evariableElementary charge — carga eléctrica coulomb
hvariablePlanck constant — constante de Planck joule second

Artículos relacionados · 6

La gota impostora: cómo la evaporación carga y mueve microgotas
Una gota de agua sobre una película de fluoropolímero al principio se comporta como se espera: reposa y se evapora. Pero cuando se reduce a una cuarta parte de su tamaño inicial, se despega del lugar y en fracciones de segundo recorre una distancia varias veces mayor que su propio radio.
Relatividad General2026-08-021 minarXiv:2608.01152exprés
El gemelo oculto del momento angular de un agujero negro
El agujero negro de Kerr-NUT no es solo una aspiradora cósmica. Es una solución de las ecuaciones de Einstein en la que el agujero tiene masa, rotación y un extraño parámetro NUT. Se comporta como una carga magnética para la gravedad: aunque parece invisible, altera las propiedades del espacio circundante.
Cómo la masa y la carga intercambian papeles en un mundo multidimensional
Un carrusel no solo te hace girar en círculo: con cada vuelta también se enrosca ligeramente en el suelo. Este movimiento, parecido a un sacacorchos, es la esencia de la carga NUT, una propiedad especial del espacio-tiempo que los físicos estudian desde mediados del siglo pasado.
Cómo un electrón se pierde a sí mismo en un mundo unidimensional
Un electrón en un cable ordinario es como un mensajero que lleva a la vez el paquete y la firma del destinatario: su carga y su espín siempre van juntos. Pero si el cable se hace tan delgado como un solo átomo, el mensajero se siente apretado.
Dinámica de Fluidos2026-01-262 minarXiv:2601.18465exprés
La fuerza invisible en las hojas
Una gota de agua corre por la hoja de taro como sobre un piso encerado. No solo se desliza: acumula electricidad. Hace treinta años, los científicos explicaron por qué las hojas de loto no se mojan: su superficie está cubierta de microprotuberancias entre las que queda atrapado el aire. Pero ahora se ha descubierto que el agua sobre las hojas tiene otra fuerza oculta.
Relatividad General2026-01-221 minarXiv:2601.16325exprés
Gravedad y carga: un punto ciego en la física
Desde los tiempos de Galileo se creía que en el vacío todos los cuerpos caen por igual. Einstein lo elevó a principio: la gravedad se transmite a la velocidad de la luz y es una curvatura del espacio-tiempo.