circuito 1

CORRIENTE ELECTRICA

ENERGÍA ELÉCTRICA

CUERPOS ELECTRICAMENTE NEUTROS

Los átomos son compuestos, principalmente, de cargas positivos ((protones)) 

y cargas negativa ((electrones)). 

cuando el número de cargas positivos es exactamente igual al número 

de los cargas negativa , el cuerpo se puede definir... '' '' neutro l' ''

CARGA PUNTUAL

Es más útil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la carga q en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campo eléctrico creado por la carga Q.

Cada punto P del espacio que rodea a la carga Q tiene una nueva propiedad, que se denomina campo eléctrico E que describiremos mediante una magnitud vectorial, que se define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva imaginariamente situada en el punto P.

La unidad de medida del campo en el S.I. de Unidades es el N/C
En la figura, hemos dibujado el campo en el punto P producido por una carga Q positiva y negativa respectivamente.

CAPACITOR CON DIELECTRICO

Considere dos conductores que tienen cargas de igual magnitud pero de signo opuesto como se muestra en la figura 3.1 Tal combinación de dos conductores se denomina capacitor. Los conductores se conocen como placas. Debido a la presencia de las cargas existe una diferencia de potencial entre conductores. Puesto que la unidad de diferencia de potencial es el volt. Una diferencia de potencial suele ser llamada voltaje. Se usara este término para describir la diferencia de potencial a través de un elemento de circuito o entre dos puntos en el espacio.

  Que determina cuanta carga esta sobre las placas del capacitor para un voltaje determinado? En otras palabras. Cual es la capacitancia del dispositivo para almacenar carga a un valor particular de una diferencia de potencial? Los experimentos muestran que la cantidad de carga Q sobre un capacitor es linealmente proporcional a la diferencia de potencial entre los conductores; es decir  Q . La constante de proporcionalidad depende de la forma y separación de los conductores. Esta relación se puede escribir como Q = C si se define a la capacitancia como sigue:

 La capacitancia C de un capacitor es la razón entre la magnitud de la carga en cualquiera de los dos conductores y la magnitud la diferencia de potencial entre ellos:

   (3.1)

Advierta que, por definición, la capacitancia siempre es una cantidad positiva. Además, la diferencia de potencial  siempre se expresa en la ecuación 3.1 como una cantidad positiva. Puesto que la diferencia de potencial aumenta linealmente con la carga almacenada, la proporción Q/ es constante para un capacitor dado. En consecuencia, la capacitancia es una medida de la capacidad del capacitor para almacenar carga y energía potencial eléctrica.

   En la ecuación 3.1 se ve que la capacitancia se expresa en el SI con las unidades coloumb por volt. La Unidad de capacitancia de SI es el Farad (F), denominada así en honor a Michael Faraday:

1F = 1 C / V

El Faraday es una unidad de capacitancia muy Grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancias que avarian de microfarads (10-6 F) a picofarads (10-12 F). para propósitos prácticos los capacitares casi siempre se marcan con “mF” para microfaras y “mmF” para micromicrofarads o, de manera equivalente, “pF” para picofarads.

GENERADORES ELECTRICOS

Los generadores eléctricos se clasifican en dos tipos fundamentales: primarios y secundarios.Los primarios son los que convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente.Los secundarios entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente. Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de fundamento. También se pueden dividir en:Generadores electromecánicos: Generadores en los que un motor de cualquier tipo mueve el eje de una maquina para producir electricidad. Ejemplos: E. Eólica, E. Nuclear, E. Hidráulica, etc.Generadores electroquímicos: Son pilas o baterías recargables de acumuladores. Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenar la corriente eléctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea preciso.Generadores fotovoltaicos: Generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiante solar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren modelos quánticos para una mejor comprensión. La energía de estos paneles se acumula en baterías, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o se transforma con facilidad en alterna por onduladores electrónicos.

INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO

Para determinar la existencia o inexistencia de un determinado campo eléctrico, así como sus características, es necesario introducir dentro de él una carga q' que nos sirva de testeador. Esta carga q' se denomina carga de prueba o carga testigo y por convenio siempre se considera positiva.

Si la carga testigo sufre la acción de una fuerza eléctrica, querrá decir que se encuentra en el seno de un campo eléctrico y gracias a ella podremos cuantificarlo por medio de una nueva magnitud denominada intensidad del campo eléctrico.

CONCEPTO DE CAPACITANCIA

 

DEFINICIÓN:La Capacitancia es la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación de la tensión en el circuito eléctrico. Usted recordará que la resistencia es la oposición al flujo de la corriente eléctrica. También se define, a la Capacitancia como una propiedad de almacenar carga eléctrica entre dos conductores, aislados el uno del otro, cuando existe una diferencia de potencial entre ellos,como se observa en la figura siguiente, las dos placas actúan como conductores, mientras que el aire actúa como un aislante:

Así como un Resistor está diseñado para tener Resistencia, el Capacitor está diseñado para tener Capacitancia; mientras que los resistores se oponen al flujo de la corriente, los capacitores se oponen a cualquier cambio en el Tensión eléctrica; el Capacitor más pequeño capaz de acumular carga eléctrica se construye de dos placas y un aislante de aire llamado dieléctrico.

ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA

La ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA se puede definir como la capacidad para realizar TRABAJO que surge de la posición o configuración. En el caso eléctrico, una carga ejercerá una fuerza sobre cualquier otra carga y la energía potencial potencial surge del conjunto de cargas. Por ejemplo, si fijamos en cualquier punto del espacio una carga positiva Q, cualquier otra carga positiva que se traiga a su cercanía, experimentará una fuerza de repulsión y por lo tanto tendrá energía potencial. La energía potencial de una carga de prueba Q en las inmediaciones de esta fuente de carga será:

donde k es la CONSTANTE E COULOMB En electricidad, normalmente es mas conveniente usar la energía potencial eléctrica por unidad de carga, llamado expresamente POTENCIAL ELECTRICO o voltaje.

LINEAS DE CAMPO ELECTRONICO

Una carga eléctrica puntual q (carga de prueba) sufre, en presencia de otra cargaq₁ (carga fuente), una FUERZA ELECTROSTATICA. Si eliminamos la carga de prueba, podemos pensar que el espacio que rodea a la carga fuente ha sufrido algún tipo de perturbación, ya que una carga de prueba situada en ese espacio sufrirá una fuerza.

La perturbación que crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante unvector denominado campo eléctrico. La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga (b):

Campo eléctrico creado en el punto P por una carga de fuente q₁ positiva (a) y por una otra negativa (b).

Campo eléctrico

El campo eléctrico se define como la FUERZA ELECTRICA por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

FLUJO ELECTRICO

Es la medida del número de líneas de campo que atraviesan cierta superficie.  Cuando la superficie que está siendo atravesada encierra alguna carga neta, el número total de líneas que pasan a través de tal superficie es proporcional a la carga neta que está en el interior de ella.  El número de líneas que se cuenten es independiente de la forma de la superficie que encierre a la carga.  Esencialmente, éste es un enunciado de la ley de Gauss.

La relación general entre el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada (conocida también como superficie gaussiana) y la carga neta encerrada por esa superficie, es conocida como ley de Gauss, es de fundamental importancia en el estudio de los campos eléctricos.

La ley de Gauss establece que el flujo eléctrico neto a través de cualquier superficie gaussiana cerrada es igual a la carga neta que se encuentra dentro de ella, dividida por E0.

La selección de Eo como la constante de proporcionalidad ha dado por resultado que el número total de líneas que cruzan normalmente a través de una superficie cerrada de Gauss es numéricamente igual a la carga contenida dentro de la misma.

ELECTRIZACION

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado.  La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática. Para explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número des cargas positivas y negativas.  Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica. Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente: Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón. El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas por que ambos materiales ocupan posiciones distintas en la serie triboeléctrica, lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio. Cuando dos materiales no conductores entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie triboeléctrica), y del área de la superficie que entra en contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si son lisas o rugosas (entonces, la superficie de contacto es pequeña). La humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino para que se recombinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad.
		En la escuela hemos frotado el bolígrafo con nuestra ropa y hemos visto como atrae a trocitos de papeles. En las experiencias de aula, se frotan diversos materiales, vidrio con seda, cuero, etc.. Se emplean bolitas de sauco electrizadas para mostrar las dos clases de cargas y sus interacciones. De estos experimentos se concluye que:  1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.  2. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado la carga total o neta no cambia. 3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.  4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

TIPOS DE CARGA ELECTRICA

EXISTEN 4 TIPOS DE CARGAS ELECTRICAS

Cargas inductivas

Un inductor puede ser cualquier material conductor. Cuando un cambio de corriente pasa a través de un inductor, éste induce un campo magnético alrededor de este mismo. Girando el inductor en una bobina incrementa el campo magnético. Un principio similar ocurre cuando un conductor es colocado en un campo magnético cambiante. El campo magnético induce una corriente eléctrica en el conductor. Ejemplos de cargas inductivas incluyen transformadores, motores eléctricos y bobinas. Dos series de campos magnéticos en un motor eléctrico opuestos uno con otro, forzan al árbol del motor para que gire. Un transformador tiene dos inductores, uno primario y uno secundario. El campo magnético en el devanado primario induce una corriente eléctrica en el devanado secundario. Una bobina almacena energía en un campo magnético que induce cuando un cambio de corriente pasa a través de éste y libera la energía cuando la corriente es retirada. La inductancia (L) es medida en henrios. El cambio de voltaje y corriente en un inductor están fuera de fase. A medida que la corriente se eleva al máximo, el voltaje cae.

Cargas capacitoras

Un capacitor almacena energía eléctrica. Las dos superficies conductivas están separadas por un aislante no conductivo. Cuando una corriente eléctrica es aplicada a un capacitor, los electrones de la corriente se acumulan en la placa adjuntada a la terminal a la cual es aplicada la corriente eléctrica. Cuando la corriente es retirada, los electrones fluirán de regreso a través del circuito para alcanzar la otra terminal del capacitor. Los capacitores son utilizados en motores eléctricos, radio circuitos, fuentes de poder y muchos otros circuitos. La capacidad de un capacitor para almacenar energía eléctrica es llamada capacitancia (C). La unidad principal de medida es el faradio, pero la mayoría de los capacitores están medidos en microfaradios. La corriente lleva el voltaje de un capacitor. El voltaje a través de las terminales comienza a cero voltios mientras la corriente está a su máximo. A medida que la carga se desarrolla en la placa del capacitor, el voltaje se eleva y la corriente cae. A medida que un capacitor se descarga, la corriente se eleva y el voltaje cae.

Cargas resistivas

Un resistor es un mecanismo que resiste el flujo de la electricidad. Al hacerlo, parte de la energía eléctrica es disipada como calor. Dos cargas comunes resistivas son los bulbos de luz incandescente y los calentadores eléctricos. La resistencia (R) es medida en ohms. Un bulbo de luz incandescente produce luz al pasar corriente eléctrica a través de un filamento en un vacío. La resistencia del filamento causa que se caliente y la energía eléctrica es convertida en energía luminosa. Los calentadoreseléctricos trabajan de la misma manera, excepto que ellos producen una poca, si acaso, de luz. La corriente eléctrica y el voltaje en una carga resistiva se dicen estar "en fase" uno con otro. Como el voltaje se eleva o cae, la corriente también se eleva y cae con éste.

Cargas combinadas

Todos los conductores tienen alguna resistencia bajo condiciones normales y también exhiben influencias inductivas y capacitivas, pero esas pequeñas influencias son generalmente despreciadas para fines prácticos. Otras cargas hacen uso de varias combinaciones de inductores, capacitores y resistores para llevar a cabo funciones específicas. El condensador eléctrico de un radio utiliza inductores variables o capacitores en combinación con un resistor para filtrar un rango de frecuencias mientras permite sólo una banda estrecha pasar a través del resto del circuito. Un tubo de rayos catódicos en un monitor o televisor utiliza inductores, resistores y la capacitancia inherente del tubo para controlar y desplegar una imagen en las cubiertas de fósforo del tubo. Los motores de una fase con frecuencia utilizan capacitores para ayudar al motor durante el encendido y la marcha. El capacitor de inicio provee una fase adicional de voltaje al motor a partir de que éste cambia la corriente y voltaje fuera de fase recíprocamente.

ANTECEDENTES HISTORICOS

FÍSICA CLÁSICA:

Se estima que en la fecha de 1880 casi toda la física ya estaba explicada mediante las leyes de Newton, las teorías de Maxwell sobre el electromagnetismo, y las teorías termodinámicas de Bolzmann. Pero sin embargo, posteriores descubrimientos abrirían una brecha en esa ficticia seguridad de conocimiento que revolucionaría el final del siglo XIX.

En 1895 Conrad Roentgen descubre los rayos X, imperceptibles por la vista humana, se abre así un mundo invisible al ser humano que continuó con el descubrimiento del electrón por Jhon thomson y el descubrimiento de los rayos catódicos de Michelson. Comenzaba una nueva era abierta a todo tipo de teorías y discusiones. Un nuevo deafio que marcaría las pautas y los antecedentes a la nueva física moderna.

FÍSICA MODERNA:

A principios del siglo XX aparecen dos nuevas teorías que cambiaron la forma de comprender el mundo de la física. Estas teorías fueron:

- La teoría quántica.

- La Relatividad.

FÍSICA NUCLEAR:

Allá por los principios de la década de los años 30 se descubre el isotopo del hidrógeno, atribuido a Clayton Urey.

Posteriormente los famosos estudios sobre la radiación artificial de  manos del matrimonio  Irene y frederich Curie concluyeron con la formación del primer núcleo radiactivo, año 1933, que revolucionaría el mundo de otras ciencias como la medicina, la química o su empleo en arqueología, etc.

 

Pero no todos estos avances tenían connotaciones positivas para el ser humano. En 1945 se fabricó el primer reactor nuclear cuya finalidad era la de abastecer de energía eléctrica, pero ese mismo año también se fabricó la primera bomba atómica, a la que le siguió la bomba de fusión o bomba de hidrógeno.

IMPORTANCIA DE LA ELECTROSTATICA

La importancia de 

la electrostática 

¿Que es la electrostática?

La electrostática es la

rama de la Física que estudia los efectos

 mutuos que se producen entre los cuerpos

 como consecuencia de su carga eléctrica, es

 decir, el estudio de las cargas eléctricas en

 reposo, sabiendo que las cargas puntuales

 son cuerpos cargados cuyas dimensiones 

 son despreciables frente a otras 

dimensiones 

del problema .

AQUÍ LES MOSTRAMOS UN

 EXPERIMENTO

POSITIVA MENTE SI SE PIERDE

ELECTRONES

NEGATIVAS:CARGA NEGATIVA CUANDO 

LOS GANA

LAS CARGAS DE MISMO SIGNO SE 

REPELEN Y LAS DE SIGNO CONTRARIO 

SE ATRAEN

CARGA ELÉCTRICA

ES EL EXCESO DE CARGA DE UN CUERPO,YA SEA POSITIVA O NEGATIVA,LA AUSENCIA PERDIDA O GANANCIA DE ELECTRONES.

ES UNA MAGNITUD FÍSICA MEDICABLE Y CUANTIFICA BLE ALGO INHERENTE  ALA MATERIA E INSEPARABLE DE ELLA

LA CANTIDAD DE ELECTRICIDAD EN TOTAL DE UN CUERPO SERA IGUAL A LA SUMA D SUS CARGAS INDIVIDUALES,Y ES SIEMPRE UN MÚLTIPLO ENTERO DE LA CARGA DEL ELECTRÓN