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Existen dos tipos de carga, positiva y negativa, que se repelen si son del mismo signo y se atraen si son de signo contrario
La materia está compuesta por átomos, y los átomos poseen electrones y protones (además de neutrones)
Un cuerpo está cargado cuando la carga que posee no está equilibrada; el número de
electrones es diferente del número de protones.
¿Todos los cuerpos están cargados?
Los electrones de los átomos de muchas sustancias se encuentran débilmente unidos al núcleo, y es posible “arrancarlos del material.
Al frotar una varilla de vidrio con un trozo de seda, la varilla transfiere electrones hacia la seda. Como resultado, la seda tiene excedente de electrones (queda cargada negativamente), y el vidrio tiene déficit de electrones (queda cargado positivamente)
La carga de cualquier cuerpo es un múltiplo entero de una cierta carga eléctrica mínima, que es la carga del electrón, que vale 1,6.10-19
Coulombs
En todo proceso, la carga se conserva. Los electrones no se pueden “fabricar, ni pueden desaparecer, no se crean ni se destruyen, “viajan” de un lugar a otro. Este es el principio de conservación de la carga.
La presencia de una carga eléctrica otorga características particulares al espacio que la rodea. Aún sin saber que una carga anda por ahí, podríamos inferir su presencia observando qué le ocurre a otra carga que pongamos en sus inmediaciones
Una carga que se acerque a la zona donde se extiende un campo eléctrico verá afectada su trayectoria por la interacción con ese campo.
El campo eléctrico, asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas, es la región del espacio en donde se manifiestan los efectos de esa carga.
El campo eléctrico, asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas, es la región del espacio en donde se manifiestan los efectos de esa carga.
Las líneas de fuerza representan la región de influencia del campo eléctrico.
La dirección y sentido del campo eléctrico en un punto del espacio coincide con los que tendría la fuerza que sentiría una carga positiva ubicada en ese punto.
Si elevamos una piedra hasta cierta altura, el trabajo realizado en este proceso por el peso de la piedra, es proporcional a la variación de energía potencial de la piedra entre los puntos inicial y final
Para desplazar una carga contra un campo eléctrico, se requiere realizar un trabajo que se almacena en la carga en forma de energía potencial eléctrica.
Si queremos acercar una carga positiva a una esfera fija que tiene una carga positiva, debemos ejercer una fuerza contra el campo eléctrico que genera la esfera y la carga acumulará el trabajo realizado en forma de energía potencial eléctrica. Si soltamos la carga, ésta se alejará aumentando su velocidad. Su energía potencial eléctrica se irá convirtiendo en energía cinética
Es la energía potencial eléctrica por unidad de carga
Está determinado por la carga que genera el campo eléctrico, y sólo depende de la distancia a esa carga
La unidad de potencial eléctrico es el Volt
Para cada distancia, el potencial tendrá un valor determinado.
Para cada distancia, el potencial tendrá un valor determinado.
La carga define el potencial en todo el espacio. El valor del potencial en un punto depende sólo del valor de la carga y de la distancia a la misma. En consecuencia, sobre una superficie esférica centrada en la carga, el potencial toma el mismo valor en todos los puntos. Una superficie que
tiene el mismo valor de potencial en todos los puntos recibe el nombre de superficie equipotencial.
Cuando una carga de prueba se desplaza a lo largo de una superficie equipotencial, las fuerzas eléctricas no realizan trabajo sobre ella.
La fuerza eléctrica, y, por lo tanto, el campo, es siempre perpendicular a la superficie equipotencial.
La fuerza eléctrica, y, por lo tanto, el campo, es siempre perpendicular a la superficie equipotencial.
La diferencia de potencial entre dos puntos es igual al trabajo que realiza la unidad de carga positiva para moverse desde un punto al otro
La diferencia de potencial entre dos puntos es igual al trabajo que realiza la unidad de carga positiva para moverse desde un punto al otro
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá una corriente eléctrica entre ellos.
Parte de la carga acumulada en el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al de menor potencial y, si no hay ningún generador externo, esta corriente cesará cuando ambos puntos iguales su potencial eléctrico.
Las partículas cargadas y en movimiento constituyen corrientes eléctricas, que se miden por el número de cargas que se transportan por unidad de tiempo.
La intensidad de corriente eléctrica se mide en amperios (A)
Si abrimos la llave que comunica dos depósitos de agua, uno lleno y otro vacío, el agua fluirá hacia el depósito vacío, hasta que los niveles de líquido alcancen la misma altura. El agua fluirá mientras exista una diferencia en los niveles de los dos depósitos
Cuando los extremos de una barra conductora de la electricidad se encuentran a diferente valor de potencial eléctrico, la carga fluye a través de la barra. La corriente eléctrica se mantiene hasta que los extremos de la barra alcanzan el mismo potencial.
Si no hay diferencia de potencial eléctrico, no hay flujo de carga, es decir, no existe corriente eléctrica.
Para lograr que la corriente se mantenga constante es necesario contar con algún mecanismo que permita mantener constante la diferencia de potencial, mientras fluye la carga de un extremo al otro.
Las fuentes de FEM (fuentes de fuerza electromotriz) pueden construirse a partir de dispositivos que convierten algún tipo de energía en energía eléctrica.
Las pilas, baterías o generadores, son ejemplos de fuentes de FEM, proveen la energía potencial eléctrica necesaria para mantener el flujo de cargas a través de un circuito.
La corriente es un flujo de cargas por un conductor. Podemos decir, por ejemplo, la corriente que pasa por la lamparita es 0,1 A
Cuando hablamos de diferencia de potencial, o voltaje, nos referimos a la diferencia de potencial entre los extremos de la lamparita.
Cuando hablamos de diferencia de potencial, o voltaje, nos referimos a la diferencia de potencial entre los extremos de la lamparita.
Las cargas fluyen por la lamparita en tanto exista una diferencia de potencial entre los extremos de la lamparita.
La corriente que circula por un conductor metálico es proporcional a la diferencia de potencial aplicada a sus extremos, siempre que la temperatura se mantenga constante Los conductores metálicos
presentan una determinada resistencia al paso de las cargas que es independiente de la magnitud de la corriente
Los conductores metálicos presentan una determinada resistencia al paso de las cargas que es independiente de la magnitud de la corriente
La unidad de resistencia es el ohm (Ω)RIVV ..R
1I
La resistencia de un conductor se origina en la dificultad que tienen las cargas para circular a lo largo del mismo.
La resistencia de un alambre conductor dependerá de las características propias del material (Estructura cristalina, impurezas que presente, etc.) y además, del grosor y el largo del alambre.
La resistencia que ofrece un alambre al paso de la corriente es directamente proporcional a la longitud, e inversamente proporcional al área transversal del alambre.
Son dispositivos diseñados para oponer una determinada resistencia al paso de las cargas. La mayoría de ellos son un alambre de una determinada resistividad enrollado, por lo que se los suele llamar, resistencias.
Se los coloca en los circuitos para controlar la corriente que circula, y/o el voltaje aplicado a otros componentes.
La rapidez con que un componente de un circuito transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (para hacer andar un motor, encender una lamparita o una estufa de cuarzo) se llama potencia eléctrica
La potencia eléctrica depende de la corriente que circula por él y del voltaje aplicado en sus extremos.
La potencia eléctrica depende de la corriente que circula por él y del voltaje aplicado en sus extremos.
R
VRIIV
22..P
Las compañías de electricidad suelen medir la energía suministrada en kilowatts-hora (kWh).
1 kilowatt-hora es la energía que se consume en una hora cuando la potencia es 1kW
hkWEtPEt
E..P
Watts
J
t
E
P
Lámpara incandescente de 60 W-220V
La energía que consume en 1 hora es:
P=E/Δt, entonces
E=P. Δt= 60 watts. 3600s= 216000J
La energía que consume en 1 hora es:
P=E/Δt, entonces
E=P. Δt= 60 watts. 3600s= 216000J
La corriente que circula por la lamparita se puede hallar de:
P=V.I según
I=P/V= 60Watts/220V= 0,27 A
La corriente que circula por la lamparita se puede hallar de:
P=V.I según
I=P/V= 60Watts/220V= 0,27 A
La resistencia del filamento para ese voltaje es:
P=V2/R, de donde
R=V2/P= 807Ω
La resistencia del filamento para ese voltaje es:
P=V2/R, de donde
R=V2/P= 807Ω
1- Una fuente (E) de fuerza electromotriz (FEM), que suministre la energía eléctrica necesaria en volt.
2- El flujo de una intensidad (I) de corriente de electrones en ampere
.3- Existencia de una resistencia o
carga (R) en ohm, conectada al circuito, que consuma la energía que proporciona la fuente de fuerza electromotriz y la transforme en energía útil, como puede ser, encender una lámpara, proporcionar frío o calor, poner en movimiento un motor, amplificar sonidos por un altavoz, reproducir imágenes en una pantalla, etc.
COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Circuitos en serie
La mayoría de los circuitos eléctricos están formados por varios dispositivos que consumen la energía provista por una o varias fuentes de voltaje.
Cuando los dispositivos están conectados en serie, existe un único camino por el que circula la corriente. Entonces, la corriente que fluye es la misma en todos ellos.
En un circuito en serie, la energía que cede la fuente en un determinado intervalo de tiempo es igual a la que consumen las lamparitas
Circuitos en paralelo
La corriente se divide formando varias ramas. La corriente que circula por cada dispositivo es menor que la que llega a la “entrada del paralelo”
Cada rama del paralelo tiene la misma diferencia de potencial.
La diferencia de potencial que hay en cada rama está determinada por el voltaje aplicado entre la entrada y la salida del paralelo.
Cuando el fusible tiene que soportar la elevación brusca de una corriente en ampere, superior a la que puede resistir en condiciones normales de trabajo, el hilo o la lámina se funde y el circuito se abre inmediatamente, protegiéndolo de que surjan males mayores. El resultado de esa acción es similar a la función que realiza un interruptor, que cuando lo accionamos deja de fluir de inmediato la corriente
El fusible es un dispositivo de seguridad que, normalmente posee en su interior una lámina metálica o un hilo de metal fusible como, por ejemplo, plomo
Efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo
1mA-2mA: Estas corrientes apenas se sienten.5mA-10 mA: Sientes el calambrazo, pero puedes soltarte sin problemas.10 mA-15 mA: Se producen espasmos en los músculos y no puedes soltarte, la mano no responde y te que das “enganchado”.20 mA-30 mA: Los espasmos son más fuertes. Si no consigues soltarte enseguida, estarás en serios apuros.50mA en ade lan te: No necesita explicación.
La piedra natural capaz de atraer al hierro se llama imán
Imán artificial es una pieza de acero que ha sido frotada siempre en un mismo sentido con una piedra imán
Un imán cuenta con dos polos, norte y sur, que, a diferencia de las cargas eléctricas, no se encuentran separados. Es imposible aislar el polo de un imán.Polos de igual nombre se rechazan.Polos de distinto nombre se atraen.
Existe un campo magnético en un punto del espacio si sobre un cuerpo colocado en él se ejercen acciones magnéticas (fuerzas de atracción o repulsión)
Las cargas eléctricas en movimiento representan una fuente de campo
magnético
Las cargas eléctricas en movimiento representan una fuente de campo
magnético
Las líneas de campo magnético se representan del mismo modo que las líneas de campo eléctrico. La dirección y sentido de las líneas coincide con las fuerzas de atracción o repulsión en cada punto y van de norte a sur en el espacio
El campo magnético de un átomo individual de hierro es tan intenso que las interacciones entre átomos adyacentes hacen que grandes grupos de ellos se alineen entre sí.
A ese grupo de átomos alineados se les llama dominios magnéticos.
A ese grupo de átomos alineados se les llama dominios magnéticos.
No cualquier trozo de hierro es un imán, porque en el hierro ordinario, los dominios no están alineados, sino que están orientados al azar.
Los dominios magnéticos se inducen a alinearse cuando se acerca un imán.
Los dominios magnéticos se inducen a alinearse cuando se acerca un imán.
Cuando se retira el imán, el movimiento térmico ordinario hace que la mayor parte de los dominios del hierro regresen a un ordenamiento aleatorio
Si el campo del imán permanente es muy intenso, el hierro puede conservar algo de magnetismo permanente propio, después de separarlo del imán
Una brújula, es un instrumento que permite determinar la orientación con respecto a la superficie terrestre, a través de una aguja que indica la dirección del norte geográfico; generalmente consiste en un recipiente con tapa transparente, en cuyo interior una aguja imantada, montada sobre un eje o flotando en un medio acuoso (como el keroseno, para mayor estabilidad en la indicación).
Una carga eléctrica en movimiento produce un campo magnético. Una corriente de cargas también produce un campo magnético. Colocando una serie de brújulas en
torno a un conductor, y haciendo pasar corriente, se puede visualizar el campo magnético. Las brújulas se alinean con el campo magnético producido por la corriente, y muestran que el campo tiene un patrón de círculos concéntricos en torno al alambre
Una bobina de alambre que conduce la corriente es un electroimán.
Una bobina de alambre que conduce la corriente es un electroimán.
La intensidad de un electroimán aumenta sólo con aumentar la corriente que pasa por la bobina.
Los electroimanes industriales adquieren mayor intensidad cunado en el interior de la bobina hay una pieza de hierro. Los dominios magnéticos en el hierro son inducidos a alinearse y aumentan el campo magnético.
La Tierra se comporta como un imán gigantesco, cuyos polos están cerca de los polos geográficos
El polo norte de una aguja magnética es atraído hacia el norte geográfico. Como los polos magnéticos que se atraen son los de distintos nombres, el polo magnético que está cerca del polo norte geográfico, es un polo magnético sur.
A unos 2000 km bajo el manto rocoso externo de la Tierra, se encuentra material fundido que rodea al centro sólido.
Se estima que hay cargas en movimiento, girando dentro de la parte fundida de la Tierra, que originan el campo magnético.
Se estima que hay cargas en movimiento, girando dentro de la parte fundida de la Tierra, que originan el campo magnético.
Otros especulan que las corrientes eléctricas se deben a corrientes de convección, debido al calor que sube desde el núcleo central, y que esas corrientes de convección, combinadas con los efectos rotacionales de la Tierra producen el campo magnético terrestre.
Se puede producir corriente eléctrica en un conductor, tan solo con introducir o sacar un imán en una parte del conductor en forma de bobina.
El movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético causa, o induce un voltaje.
El movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético causa, o induce un voltaje.
El voltaje inducido en una bobina es proporcional al producto del número de vueltas de la bobina por la rapidez con que el campo magnético cambia dentro de esas vueltas.
