electrostatica
electrostática:
La palabra “estático” significa falto de movimiento. Por lo tanto, la electricidad estática (o electrostática) es una carga eléctrica sin movimiento. Todos los materiales están hechos de átomos. Un átomo es la partícula más pequeña de un material que todavía conserva las propiedades de dicho material. Cada átomo está formado por un núcleo con carga positiva alrededor del cual se mueven uno o más electrones negativos.
carga eléctrica:
La Carga Eléctrica es aquella propiedad de determinadas partículas subatómicas que se produce cuando se relacionan unas con otras, esta interacción es electromagnética y se hace con las cargas positivas y negativas de la partícula. Cualquier elemento considerado materia tiene un conjunto de cargas, positivas, negativas y fraccionadas , existe un movimiento de las partículas que contiene este elemento y genera a su vez un campo electromagnetico que interactúa con su entorno, lo que lo rodea también tiene electromagnetismo por lo que la interacción entre campos es constante.
La Carga Eléctrica es una unidad del Sistema Internacional de Unidades, se define como:
“La cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un determinado conductor eléctrico durante el lapso de un segundo y cuando la corriente eléctrica es de un amperio.”
Existen dos tipos de cargas electricas, cargas positivas y cargas negativas, según la Ley de Coulomb, se establece que las cargas iguales se repelen, las cargas diferentes se atraen. Todo depende según la afirmación del físico que escribió la ley, de la sobre o por el cuerpo cargado de electricidad.
A través de la Ley de Coulomb se puede deducir el valor de las cargas, la fórmula es:
¿como se electriza un cuerpo?
Un cuerpo eléctricamente neutro se electriza cuando gana o pierde electrones. Para que esto ocurra, debe existir un flujo de cargas desde o hacia el cuerpo. Existen tres formas de electrizar un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de la carga y la regla fundamental de la electrostática.
1. Frotamiento
En la electrización por fricción, el cuerpo menos conductor saca electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado negativamente, y el que pierde electrones queda cargado positivamente. En el caso del teflón, como todas las cintas quedan con cargas de igual signo, estas se repelen entre sí.
Electrizar un cuerpo por Frotamiento
2. Contacto
Al tocar un cuerpo conductor con otro cuya carga neta es no nula o al unirlos mediante un cable, aquel cuerpo que presente un exceso relativo de electrones, los transferirá al otro. Al finalizar la transferencia ambos cuerpos quedan con carga del mismo signo. En la imagen se observa el proceso de carga de una esfera inicialmente neutra (1) cuando se pone en contacto con una barra cargada negativamente. Se puede notar que la transferencia de cargas a la esfera equivale a anular sus cargas positivas.
Electrizar un cuerpo por Contacto
3. Inducción
Al acercar un cuerpo cargado (inductor) a un conductor neutro, los electrones de este último se mueven de tal manera que se alejan o aproximan al cuerpo cargado siguiendo la regla fundamental de la electrostática, de tal manera que el conductor queda inducido. Si el cuerpo inducido se pone en contacto con tierra, adquiere carga porque los electrones se mueven desde o hacia tierra. Si se retira el contacto y luego se aleja el cuerpo inductor, el cuerpo, que inicialmente estaba neutro, quedará electrizado con carga distinta a la del inductor.
Electrizar un cuerpo por Inducción
Agustin coulumb:
Charles Coulomb, el más grande físico francés en cuyo honor la unidad de carga eléctrica se denomina culombio, nació en Angoulême, Francia en 1736.
Fue educado en la École du Génie en Mézieres y se graduó en 1761 como ingeniero militar con el grado de Primer Teniente. Coulomb sirvió en las Indias Occidentales durante nueve años, donde supervisó la construcción de fortificaciones en la Martinica.
En 1774, Coulomb se convirtió en un corresponsal de la Academia de Ciencias de París. Compartió el primer premio de la Academia por su artículo sobre las brújulas magnéticas y recibió también el primer premio por su trabajo clásico acerca de la fricción, un estudio que no fue superado durante 150 años.
Durante los siguientes 25 años, presentó 25 artículos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsión y aplicaciones de la balanza de torsión, así como varios cientos de informes sobre ingeniería y proyectos civiles.
Coulomb aprovechó plenamente los diferentes puestos que tuvo durante su vida. Por ejemplo, su experiencia como ingeniero lo llevó a investigar la resistencia de materiales y a determinar las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas, contribuyendo de esa manera al campo de la mecánica estructural. También hizo aportaciones en el campo de la ergonomía.
La mayor aportación de Coulomb a la ciencia fue en el campo de la electrostática y el magnetismo, en 1777 inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas. Con este invento, Coulomb pudo establecer el principio, conocido ahora como Ley de Coulomb: la fuerza entre las cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidente del Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta. La historia lo reconoce con excelencia por su trabajo matemático sobre la electricidad conocido como "Leyes de Coulomb".
LEY DE COULOMB
La ley de Coulomb señala que la fuerza F (en newtons, N) con que dos carga eléctricas q1 y q2 (en culombios, C) se atraen o se repelen es proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (en metros, m) que las separa.
En la fórmula, k es una constante conocida como constante de Coulomb o constante eléctrica del medio en el que se encuentren las cargas.
En el vacío y en el Sistema Internacional de unidades vale K = 9 x 10-9N m2/C2 (9 por 10 elevado a menos 9).
Su unidad es newtons x metros cuadrados partido por culombios al cuadrado.
Si las dos cargas tienen igual signo, la fuerza es positiva y las dos cargas se repelen (fuerza de repulsión, como es el caso de la imagen de arriba). Si las cargas son de signos opuestos, la fuerza es negativa y las dos cargas se atraen (fuerza de atracción).
La fuerza de Coulomb es una de las dos fuerzas fundamentales que se nota en una escala macroscópica, la otra es la gravedad.
En el vacío y en el Sistema Internacional de unidades vale K = 9 x 10-9N m2/C2 (9 por 10 elevado a menos 9).
Su unidad es newtons x metros cuadrados partido por culombios al cuadrado.
Si las dos cargas tienen igual signo, la fuerza es positiva y las dos cargas se repelen (fuerza de repulsión, como es el caso de la imagen de arriba). Si las cargas son de signos opuestos, la fuerza es negativa y las dos cargas se atraen (fuerza de atracción).
La fuerza de Coulomb es una de las dos fuerzas fundamentales que se nota en una escala macroscópica, la otra es la gravedad.
como calcular la cantidad de electrones en estos materiales:
Los materiales conductores de la electricidad son aquellos que al electrizarse en un puto cualquiera, lo hacen en toda la superficie, aun cuando solo se frote un punto del mismo.
Los materiales son aisladores si al electrizarlas por frotamiento y sujetarlos con la mano, conservan su carga aun estando conectados con el suelo por medio de algún cuerpo. Ejemplos de materiales aisladores son la madera, el vidrio, el caucho, resinas y plásticos.
Semiconductor es un material aislante que, cuando se le añaden ciertas sustancias o en un determinado contexto, se vuelve conductor. Esto quiere decir que, de acuerdo a determinados factores, el semiconductor actúa a modo de aislante o como conductor.
Los semiconductores pueden ser intrínsecos o extrínsecos. Los semiconductores intrínsecos (que también se conocen como semiconductores extremadamente puros) son cristales que, a través de enlaces covalentes entre los átomos, desarrollan una estructura de tipo tetraédrico A temperatura de ambiente, estos cristales tienen electrones que absorben la energía que necesitan para pasar a la banda de conducción, quedando un hueco de electrón en la banda de valencia.
Los materiales son conductores, si se electrizan por frotamiento solo cuando no están sujetos por la mano y se mantienen apartados del suelo por medio de un cuerpo aislante. ejemplos de materiales conductores son todos los metales, soluciones de ácidos, bases y sales disueltas en agua, así como el cuero humano.
Los materiales semiconductores son aquellos que presentan las propiedades intermedias de los conductores y los constantes y se utilizan en la fabricación de implementos de electrónica. Como ejemplos está el carbón, germanio y silicio contaminado y los gases húmedos.
Un cuerpo tiene carga negativa si posee un exceso de electrones y carga positiva, si tiene una carencia o déficit de ellos. por tal motivo, la unidad elemental para medir la carga eléctrica es el electrón, pero escomo es una unidad muy pequeña se utilizan unidades prácticas de acuerdo con el sistema de unidades que se emplee. En el sistema internacional (SI) se utilizan el COULOMB (C) y en el sistema G.G.S se utiliza la unidad electrostática de carga (ues) o estatcoulomb. La equivalencia entre estas unidades es la siguiente:
1 coulomb= 1 C = 6.24 x 1018 electrones
1 estatcoulomb = 1 ues = 2.08 x 109 electrones
1 C = 3 x 109 ues
1 electrón = - 1.6 x 10-19 C
1 protón = 1.6 x 10 -19 C
Por tanto, si un cuerpo tuviera una carga negativa de un coulomb, significaría que tiene un exceso de 6.24 x 1018 electrones; o una carencia de esta cantidad de electrones, si fuera positiva. Como el coulomb es una unidad de carga eléctrica muy grande, es común utilizar submúltiplos, como: el milicoulumb (Uc = 1X 10 -6 c ) o el nanocoulumb ( nC = 1 x 10-19 C ).
https://www.youtube.com/watch?v=fyt-Ny1LI1M
Electrodinámica. Estudio de las relaciones entre los fenómenos eléctricos, magnéticos y mecánicos. Incluye el análisis de los campos magnéticos producidos por las corrientes, las fuerzas electromotrices inducidas por campos magnéticos variables, la fuerza sobre las corrientes en campos magnéticos, la propagación de las ondas electromagnéticas y el comportamiento de partículas cargadas en campos magnéticos y eléctricos.
La electrodinámica clásica se ocupa de los campos y las partículas cargadas en la forma original descrita sistemáticamente por James Clerk Maxwell, en tanto que la electrodinámica cuántica aplica los principios de la mecánica cuántica a los fenómenos eléctricos y magnéticos. La electrodinámica relativista trata de la conducta de las partículas cargadas y de los campos, cuando la velocidad de ellas se aproxima a la de la luz.
Intensidad de Corriente eléctrica.La corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas en un circuito eléctrico.
La intensidad de corriente eléctrica(I) es la cantidad de electricidad o carga eléctrica(Q) que circula por un circuito en la unidad de tiempo(t). Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el Amperio(A).
Ejemplo: I=10A
La intensidad de corriente eléctrica(I) es la cantidad de electricidad o carga eléctrica(Q) que circula por un circuito en la unidad de tiempo(t). Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el Amperio(A).
Ejemplo: I=10A
La intensidad de corriente eléctrica viene dada por la siguiente fórmula:
| |||
|
Clases de corriente eléctrica.Básicamente existen dos tipos de corriente eléctrica, la corriente continua y la corriente alterna.
Corriente Continua(C.C. o D.C.): Circula siempre en el mismo sentido y con un valor constante. La producen dínamos, pilas, baterías, acumuladores. Las siglas D.C. vienen de Direct Current en inglés.
Corriente Continua(C.C. o D.C.): Circula siempre en el mismo sentido y con un valor constante. La producen dínamos, pilas, baterías, acumuladores. Las siglas D.C. vienen de Direct Current en inglés.
Corriente Alterna(C.A. o A.C.): Circula alternativamente en dos sentidos, variando al mismo tiempo su valor. La producen los generadores de C.A. Las siglas A.C. vienen de Altern Current en inglés.
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/tema1.2/contenidos/01d569940f0a
QUÉ ES LA RESISTENCIA ELÉCTRICA |
Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. |
Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.
Cálculo de la resistencia eléctrica de un material al paso de la corriente
Para calcular la resistencia (R) que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, es necesario conocer primero cuál es el coeficiente de resistividad o resistencia específica “ ” (rho) de dicho material, la longitud que posee y el área de su sección transversal.
Para realizar el cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, se utiliza la siguiente fórmula:
Fórmula
De donde:
R = Resistencia del material en ohm (Ω).
p= Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material a una temperatura dada.
l = Longitud del material en metros.
s = Superficie o área transversal del material en mm2.
La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.
Existen cuatro factores que influyen en la resistencia eléctrica de un conductor:
Existen cuatro factores que influyen en la resistencia eléctrica de un conductor:
4 factores que influyen en la Resistencia eléctrica
- La naturaleza del conductor. Si tomamos alambres de la misma longitud y sección transversal de los siguientes materiales: plata, cobre, aluminio y fierro, podemos verificar que la plata tiene una menor resistencia y que el hierro es el de mayor.
- La longitud del conductor. A mayor longitud mayor resistencia. Si se duplica la longitud del alambre, también lo hace su resistencia.
- Su sección transversal. Al duplicarse la superficie de la sección transversal, se reduce la resistencia a la mitad.
- La temperatura. En el caso de los metales su resistencia aumenta casi en forma proporcional a su temperatura. Sin embargo, el carbón disminuye su resistencia al incrementarse la temperatura, porque la energía que produce la elevación de temperatura libera más electrones.
LA LEY DE OHM |
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: |
FÓRMULA MATEMÁTICA GENERAL DE REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE OHM Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:
|
) de la carga o consumidor conectado al circuito.
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