el joules y electronvoltio son unidades de potencial electrico?
Respuestas a la pregunta
que la de la motocicleta, aunque ambas son baterías de 12 V.
EJEMPLO 7.4
Estrategia
Para calcular el número de electrones, primero debemos calcular la carga que se mueve en 1,00 s. La carga desplazada se relaciona con el voltaje y la energía mediante las ecuaciones ΔU=qΔV. Una lámpara de 30,0 W consume 30,0 julios por segundo. Como la batería pierde energía, tenemos ΔU=−30J y, como los electrones van del terminal negativo al positivo, vemos que ΔV=+12,0V.
Solución
Para calcular la carga q movida, resolvemos la ecuación ΔU=qΔV:
q=ΔUΔV.
Al introducir los valores de ΔU y ΔV, obtenemos
q=−30,0J+12,0V=−30,0J+12,0J/C=−2,50C.
El número de electrones ne es la carga total dividida entre la carga por electrón. Eso es,
ne=−2,50C−1,60×10−19C/e−=1,56×1019electrones.
Importancia
Es un número muy grande. No es de extrañar que no observemos habitualmente electrones individuales con tantos presentes en los sistemas ordinarios. De hecho, la electricidad se utilizó durante muchas décadas antes de que se determinara que las cargas móviles en muchas circunstancias eran negativas. La carga positiva que se mueve en dirección opuesta a la carga negativa suele producir efectos idénticos, lo que hace difícil determinar cuál se mueve o si se mueven ambas.
COMPRUEBE LO APRENDIDO 7.5
¿Cuántos electrones pasarían por una lámpara de 24,0 W?
El electronvoltio
La energía por electrón es muy pequeña en situaciones macroscópicas como la del ejemplo anterior: una pequeña fracción de julio. Pero a escala submicroscópica, esa energía por partícula (electrón, protón o ion) puede ser de gran importancia. Por ejemplo, incluso una pequeña fracción de julio puede ser suficiente para que estas partículas destruyan las moléculas orgánicas y dañen los tejidos vivos. La partícula puede hacer su daño por colisión directa, o puede crear rayos X dañinos, que también pueden infligir daño. Es útil tener una unidad de energía relacionada con los efectos submicroscópicos.