Ejercicios: Estructura del átomo y cargas eléctricas

Nombra las tres partículas subatómicas principales que forman un átomo. Para cada una indica el signo de su carga eléctrica (positiva, negativa o nula) y si se encuentra en el núcleo o en la corteza del átomo.

Un átomo tiene 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones. Indica si este átomo es eléctricamente neutro, positivo o negativo, y justifica tu respuesta comparando el número de protones con el de electrones.

Valentina frota un bolígrafo de plástico con un paño de lana y luego lo acerca a pequeños trozos de papel, que son atraídos por el bolígrafo. Indica a qué tipo de electrización corresponde el procedimiento que usó Valentina para cargar el bolígrafo (frotamiento, contacto o inducción) y explica brevemente en qué consiste.

Un átomo de magnesio tiene número atómico $Z = 12$ y número másico $A = 24$.

1. a) Determina cuántos protones, neutrones y electrones tiene cuando es neutro.

1. b) Si pierde dos electrones, indica cuál es su carga neta en unidades de carga elemental $e$ y qué nombre recibe una partícula con esa característica.

Diego frota una barra de vidrio con un paño de seda. Después de frotar, la barra queda con carga positiva.

1. a) Explica qué partículas se transfirieron entre la barra y el paño, y en qué sentido.

1. b) Indica el signo de la carga del paño de seda y justifica tu respuesta usando el principio de conservación de la carga.

Un cuerpo metálico adquiere una carga neta de $-4{,}8 \times 10^{-18}\ \text{C}$. Considera que la carga elemental es $e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}$.

1. a) Calcula cuántos electrones en exceso tiene el cuerpo.

1. b) Explica por qué un cuerpo no podría tener una carga de $-2{,}4 \times 10^{-19}\ \text{C}$, usando la idea de cuantización de la carga.

Andrea tiene dos esferas metálicas idénticas, A y B, montadas sobre soportes aislantes. La esfera A está inicialmente neutra y la esfera B tiene carga negativa. Ella quiere cargar la esfera A con carga positiva sin que B la toque en ningún momento, usando electrización por inducción y una conexión momentánea a tierra.

1. a) Describe, paso a paso, el procedimiento que debe seguir, indicando hacia dónde se mueven los electrones en cada etapa.

1. b) Explica por qué la esfera B no pierde carga durante el proceso y por qué este método da a A una carga de signo contrario al de B, mientras que la electrización por contacto le daría el mismo signo.

Una esfera metálica A tiene carga $+6e$ y otra esfera idéntica B tiene carga $-2e$, con $e$ la carga elemental. Ambas están aisladas. Se ponen en contacto, se mantienen así un instante y luego se separan.

1. a) Determina la carga final de cada esfera y cuántos electrones se transfirieron, indicando en qué sentido.

1. b) Verifica que se cumple la conservación de la carga y analiza si el resultado sería posible si las esferas tuvieran cargas $+5e$ y $-2e$ (da la carga final de cada una y discute si respeta la cuantización de la carga cuando se reparte en partes iguales).