ELECTRICIDAD

La electricidad  es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo forman una parte).

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.

Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres

siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.

En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544−1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.

En 1752, Benjamín Franklin (1706−1790)demostró la naturaleza eléctrica de los rayos.

Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o

defecto del mismo en ella. Invento el pararrayos.

En 1780 inventa los lentes Bifocales.

En 1776, Charles Agustín de Coulomb (1736−1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con

exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica.

En 1800, Alejandro Volta (1745−1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani

(1737−1798) sobre las corrientes nerviosas−eléctricas en las ancas de ranas.

Galvani propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta, quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo.

Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente continua, fue así como desarrollo                                                            la Pila.

SIMBOLOGIA DE LA ELECTRICIDAD

MAGNITUDES ELECTRICAS

MAGNITUDES ELÉCTRICAS

INTENSIDAD

 La intensidad de corriente o corriente eléctrica se define como la cantidad de carga eléctrica (electrones) que pasa por un conductor en la unidad de tiempo.

Su unidad de medida es el amperio (A) y el aparato con el que se mide recibe el nombre de amperímetro

VOLTAJE (V)

 El voltaje o tensión representa la diferencia de potencial existente entre dos puntos de un circuito eléctrico.

La tensión se mide en voltios (V) y su aparato de medida es el voltímetro.

RESISTENCIA

 Se define la resistencia eléctrica como la mayor o menor dificultad que opone un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Los materiales que presentan una gran oposición al paso de la electricidad reciben el nombre de aislante, y en consecuencia tienen una elevada resistencia eléctrica. 

La unidad de media de la resistencia eléctrica es el ohmio (Ω), y su aparato de medida el ohmímetro.

POTENCIA

 La potencia eléctrica es la capacidad que tiene un aparato para transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía. Cuanto más rápido sea capaz de realizar esta transformación mayor será la potencia del mismo. 

Su unidad de medida es el watio (w) y el  aparato de medida el watímetro.

ENERGÍA

 La energía es la potencia consumida por unidad de tiempo,y responde a la siguiente expresión:

Se mide en kilowatio-hora, mediante el contador de la luz instalado por la compañía eléctrica.

LEY DE OHM

 A comienzos del siglo XX, G.S. Ohm descubrió que existía una relación entre las magnitudes fundamentales de la electricidad según una ley física que lleva su nombre y que se enuncia así:” La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico es igual al producto de la intensidad que lo que recorre  por la resistencia eléctrica medida entre dichos puntos”.

ELECTROSTÁTICA Y ELECTRODINÁMICA

ELECTROSTÁTICA

La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas

La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.

Benjamin Franklin haciendo un experimento con un rayo, que no es otra cosa que un fenómeno electrostático macroscópico.

 ELECTRODINÁMICA

La electrodinámica consiste en el movimiento de un flujo de cargas eléctricas que pasan de una molécula a otra, utilizando como medio de desplazamiento un material conductor como, por ejemplo, un metal.

Para poner en movimiento las cargas eléctricas o de electrones, podemos utilizar cualquier fuente de fuerza electromotriz (FEM), ya sea de naturaleza química (como una batería) o magnética (como la producida por un generador de corriente eléctrica), aunque existen otras formas de poner en movimiento las cargas eléctricas.

CARGA ELÉCTRICA

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas atómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctrica mente es influida por los campos electromagnéticos , siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar electrones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf

FUERZA ENTRE CARGAS

cargas del mismo signo se repelen y cargas de distinto signo se atraen

campo eléctrico y magnético

CAMPO ELÉCTRICO

El campo eléctrico es un campo físico  que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza electrica. Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor  sufre los efectos de una fuerza eléctrica  dada por la siguiente ecuación:

 

Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales. Se muestra en rosa la suma vectorial de los campos de las cargas individuales; .

CAMPO MAGNÉTICO

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes electricas y de los materiales ,magneticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecanicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separadas pero muy relacionados símbolos B y H.

Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga electrica en movimiento y el momento magnético intrínseco de las particulas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espin. En la relatividad especial

ELECTROMAGNETISMO

El electromagnetismo es una teoría de campos es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posicion en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas electricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magneticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría microscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.

POTENCIAL Y TENSIÓN ELÉCTRICA

La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una particula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con unvoltimetro. Su unidad de medida es el voltio.

La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo comversativo

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero.

CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD

CONDUCTIVIDAD

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos o semimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos.La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción

RESISTIVIDAD

La resistividad es la condición intrínseca cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. La resistividad es la inversa de la conductividad, por tanto . Se designa por la letra griega Rho minúscula (ρ) y se mide en OHMIOS METRO (Ω•m).²

en donde R es la resistencia en ohms, S la sección transversal en m² y l la longitud en m. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga electrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el sistema internacional de unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnetico, un fenómeno que puede aprovecharse en electroiman

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanometro que calibrado en amperios se llama amperimetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

la energía eléctrica se genera valga la redundancia por un flujo de electrones atraves de un conductor que son los cables que puedes ver en cualquier ciudad los cuales están conectados a un generador generalmente ubicado en una represa que cuenta con una turbina movida por la caída de agua es ahí donde la magia ocurre el movimiento de la turbina genera un campo magnético que empuja a los electrones por el conductor hasta transformadores y después hasta tu casa

ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

En cualquier circuito eléctrico sencillo podemos distinguir diferentes tipos de elementos que cumplen una función determinada y que estudiamos a continuación:

Generadores

Son los elementos encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica.

 Los elementos que se encargan de esta función son: las pilas, baterías, dinamos y alternadores.

Conductores 

Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito. 

Generalmente son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.

Receptores

 

Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.

Algunos receptores muy comunes son: las lámparas, motores, estufas, altavoces, electrodomésticos, máquinas, etc.

Elementos de control

Estos elementos nos permiten maniobrar con el circuito conectando y desconectando sus diferentes elementos  según nuestra voluntad.

Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores y conmutadores.

CUIDADOS QUE SE DEBEN TENER CON LA ELECTRICIDAD