miércoles, 27 de septiembre de 2017

Bloque 1: electricidad

BLOQUE 1

ELECTRICIDAD

ELECTRICIDAD:

INTRODUCCIÓN 

Sabemos que 2 cargas eléctricas que están cerca, estas sufren una atracción o repulsión. Esto se puede cuantificar midiendo la fuerza electrostática entre las cargas. De acuerdo a la teoría atómica  son las fuerzas eléctricas entre átomos y moléculas, las que los mantiene unidos para formar por ejemplo a los sólidos; ademas estas fuerzas electrostáticas también participan en procesos en el cuerpo humano, y en muchas aplicaciones  por ejemplo, el funcionamiento de una fotocopiadora o una impresora láser.

En este bloque estudiaremos la electrostática y comprenderemos porque un cuerpo tiene carga eléctrica, revisaremos la ley de Coulomb (C), también la carga eléctrica que tiene un campo electrico etc. 


domingo, 24 de septiembre de 2017

CARGA ELECTRICA

CARGA ELÉCTRICA

ELECTROSTATICA: Es la rama de la física que se encarga de estudiar las cargas eléctricas en reposo.

Los protones y neutrones  forman el núcleo del átomo, los electrones se localizan en órbitas alrededor del núcleo del átomo, de manera semejante como los planetas giran alrededor del Sol. A los protones se les asigno carga positiva y a los electrones carga negativa en cambio los neutrones  se consideraron sin carga eléctrica.

LA CARGA ELÉCTRICA ES LA DIFERENCIA ENTRE LAS CARGAS POSITIVAS DE SUS PROTONES Y LAS CARGAS NEGATIVAS DE SUS ELECTRONES. 


la carga eléctrica se representa con la letra (q) y su unidad en el SI es el coulomb, cuyo símbolo es la letra C, llamada así en honor al físico francés Charles A. Coulomb (1736-1806).

La carga eléctrica de un electrón es una parte muy pequeña de 1 coluomb, un objeto que tenga una carga de 1C se presenta en la naturaleza muy rara vez, ya que un cuerpo con un valor de 1C significa que gano o perdió 6.25x10 25 electrones, por lo que se acostumbra expresar cantidades usando microcoulombs (uc o 1x10 -6 C) nanocoulombs (nC o 1x10-9 c), y picocoulombs (pC o 1x10-12 C)

Tipos de cargas eléctricas: 

Como positiva (+) y negativa (-). Los protones llevan una carga positiva,  y los electrones llevan carga negativas. las combinaciones de los dos tipos de carga producen fuerzas eléctricas atractivas o repulsivas.


LEY GENERAL DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS:

 a) Cargas iguales se repelen


 b) Cargas diferentes se atraen




Resultado de imagen para a) Cargas iguales se repelen y) Cargas diferentes se atraen


Ley de la conservación de la carga eléctrica:

La carga eléctrica total en un sistema, es decir, la suma de la carga positiva y negativa presente, permanece constante".

la carga eléctrica no se crea ni se destruye solo se transfiere

Método de electrización de los cuerpos

La carga de un cuerpo es positiva si pierde electrones y es negativa cuando gana electrones. Se pueden electrizar por los siguientes métodos:

a) Contacto o conducción
Resultado de imagen para a) Contacto o conducción



b) Por frotamiento ( fricción)

Resultado de imagen para b) Por frotamiento ( fricción)


c) Inducción


Resultado de imagen para b) Por frotamiento ( fricción)


Conductores y aislantes electricos

un conductor eléctrico es una sustancia que permite conducir o transmitir cargas eléctricas. por ejemplo cuando se frota una barra de cobre con tela de lana las cargas eléctricas generadas se mueven desde la barra.

Un aislante eléctrico es una sustancia que no permite conducir o trasmitir cargas eléctricas.
  
El electroscopio: 
Resultado de imagen para El electroscopio:

Es un dispositivo que posibilita detectar la presencia de carga eléctrica. se construye con recipientes de vidrio que en el interior tiene dos tiras metálicas muy finas.

ejemplos de la presencia de la carga eléctrica:

  
1. para descargar la carga eléctrica muchos camiones llevan cadenas de metal que cuelga para que hagan tierra.

2. En las estaciones de gas se recomienda llenar los tanques mientras se encuentren en el suelo, no sobre el camión.


3.Frotar una regla de plástico con el cabello y la regla atrae pedazos de papel.



Serie Triboeléctrica:

 cuando se frotan 2 materiales, uno de los materiales adquiría carga positiva (falta de electrones) y el otro carga negativa (exceso de electrones) .

Resultado de imagen para serie triboeléctrica


Aplicaciones de la electrostática

La fotocopiadora: En la fotocopiadora las lentes y espejos enfocan una imagen de la hoja de papel original en el tambor. El tambor es de aluminio, un buen conductor y su superficie esta recubierta con una película de selenio. El selenio tiene la propiedad de ser un  no conductor eléctrico en la oscuridad, pero que se vuelve conductor cuando se espone a la luz.


sábado, 23 de septiembre de 2017

CAMPO ELÉCTRICO

CAMPO ELÉCTRICO
Definición:

El campo eléctrico es una región del espacio que rodea a una carga eléctrica, en la cual otra carga eléctrica sentirá una fuerza de origen eléctrico, ya sea de atracción o de repulsión.
De acuerdo a Faraday se extiende hacia afuera desde la carga eléctrica e impregna todo el espacio.

Subtemas:

Líneas de campo eléctrico (líneas de fuerza): las líneas de campo pueden concebirse como líneas imaginarias que representan la trayectoria que seguiría una carga eléctrica en un campo eléctrico.

                         

Intensidad de campo eléctrico: Se define como la medida de la fuerza  eléctrica ejercida sobre una pequeña carga de prueba positiva colocada en un punto de dicho campo, dividida por la magnitud de la carga de prueba. 

se expresa como: 
E=F/q0

Dónde: 

E = Intensidad de campo eléctrico (N/C)

F = Fuerza eléctrica (N)

q0 = Carga de prueba (C)

Ejemplo 1:
Calcular la intensidad de campo eléctrico de una carga de prueba cuyo valor es igual a  2.5x10̄⁻⁷ C si recibe una fuerza de 6.5x10̄⁻⁵ N.

Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
E= ?
Q= 2.5 x 10⁻⁷ C
F= 6.5 x 10⁻⁵ N

E=F/q0

E=6.5x10-5N
      2.5X10-7N

E=260 N/C

Intensidad del campo eléctrico debido a una carga eléctrica puntual: se considera como una carga puntual cuando se desea conocer la intensidad del campo eléctrico generado por un ion o una partícula de tamaño atómico (se deduce de ley de Coulomb). 


Resultado de imagen para formula de campo eléctrico

Problemas:
  1.Encontrar el campo eléctrico en un punto que se encuentra a 6cm, producido por una carga puntual que tiene un valor de 3μC.
Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
E= ?
q=3 μC.
r

E= k q
      r2

E=9x109N
        C3        3uc 
36cm



E=750N/C

2.       Determina la fuerza de un campo eléctrico de una carga puntual de 3nC, si se recibe una intensidad de campo eléctrico igual a 45 N/C.
Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
F= ?
q= 3Nc
E= 45 N/C



F=q.E

F=(3x10̄⁻⁹ C)(45N/C)

F=1.35x10⁻⁷ N


Energía potencial eléctrica: Es el trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro dentro de un campo eléctrico.


Potencial eléctrico: Se define como el trabajo necesario contra las fuerzas eléctricas para trasladar una carga positiva desde el infinito hasta el punto considerado.

Queda como:

V= T/q

Dónde: V= potencial eléctrico se mide en volts (V)

T= trabajo realizado (J)

q= Carga eléctrica transportada (C)

También suele definirse como la energía potencial eléctrica que tiene la unidad de carga eléctrica positiva en un punto determinado, se expresa como:
Potencial eléctrico= Energía potencial eléctrica/ carga eléctrica
 O bien:                  


V= Epe/q

V= Potencial eléctrico en volts (V)

Epe= energía potencial eléctrica en joules (J)

q = carga eléctrica transportada en coulombs (C)

Potencial eléctrico debido a una carga puntual: Es la misma definición que el potencial eléctrico.

Realizando algunos ajustes queda como 
V= kq/r

Dónde: V = potencial eléctrico (V)

r = distancia entre la carga y el punto de cuestión (m)

k= constante de proporcionalidad (9x10 9 Nm2/C2)

q= carga eléctrica (C)

Diferencia de potencial entre dos puntos del campo eléctrico: se define como el trabajo mecánico que se realiza para mover una carga de prueba desde el punto de mayor potencial eléctrico(a) al de menor potencial eléctrico (b)

Matemáticamente queda como
Va-Vb = tab/q

Dónde: Va-Vb = diferencia de potencial entre dos puntos “a” y “b” en volts (V)

Tab = trabajo sobre una carga de prueba que se desplaza del punto “a” al “b” en (J)


q =carga de prueba desplazada del punto “a” al “b” en (C)





lunes, 11 de septiembre de 2017

CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE ELÉCTRICA

DEFINICIÓN:
La corriente eléctrica se define como un flujo de cargas eléctricas negativas que transportan energía  de un lugar a otro a través de un conductor.
Como se origina la corriente eléctrica en términos generales usando una visión microscópica.
En un cable conductor se puede uno imaginar que está constituido por átomos con cierto orden, y el átomo conteniendo partículas subatómicas como los protones y electrones libres en movimiento aleatorio a alta velocidad, rebotando de los átomos del cable. Cuando se unen dos regiones que tienen diferente potencial eléctrico, sienten una fuerza y comienzan a acelerar y la corriente eléctrica queda establecida.
Ejemplo: un dispositivo que puede producir una diferencia de potencial que permita mover las cargas eléctricas se llama pila.
El flujo de electrones se presenta en los metales, en los líquidos y en los gases. Los responsables de la corriente eléctrica son los iones que se mueven en la solución. En el caso de los gases conducen la corriente eléctrica cuando se ionizan.

DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
TIPO CONVENCIONAL: el sentido de la corriente eléctrica es el sentido en que fluirán las cargas positivas. Va del polo positivo al negativo.
Se descubrió que la corriente eléctrica en un conductor metálico es en realidad un flujo de electrones que se mueven en el sentido contrario a lo propuesto de manera convencional es decir lleva una dirección del negativo al positivo.

CLASIFICACIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
a) DIRECTA O CONTINUA (cd o CC)
Es aquella corriente en donde las cargas eléctricas se mueven siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose de la terminal negativa  a la terminal positiva de una fuente de energía.
Esta corriente proviene de dispositivos como baterías, dinamos y pilas donde la corriente se mueve en una dirección.
b) ALTERNA (ca)
Una corriente alterna es aquella en donde las cargas eléctricas se mueven primero en un sentido y luego en otro sentido, así pasan de la terminal positiva la terminal negativa en un instante, invirtiendo el sentido muchas veces por segundo.
La característica principal de la corriente alterna es que durante un instante de tiempo una terminal es negativa y la otra es positiva, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces por ciclos por segundos.
La corriente alterna es la que suministra los hogares y la industria por las compañías eléctricas en casi todo el mundo.
La corriente provienes de dispositivos llamados generadores, ubicados en plantas termoeléctricas, hidroeléctricas, entre otras.

EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
A) EFECTO QUÍMICO: Una corriente eléctrica puede alterar los procesos químicos normales, por ejemplo, causar disociaciones químicas. Este efecto se utiliza en la electrolisis y en la galvanoplastia.
B) EFECTO CALORÍFICO: Al circular la corriente eléctrica por un conductor, planchas genera calor, debido a los choques entre las cargas eléctricas y los átomos del conductor. Este efecto se aprovecha en el funcionamiento de planchas, tostadores, parillas, entre otras.
C) EFECTO LUMINOSO: Cuando se hace circular corriente eléctrica por un mal conductor puede pasar desde el rojo vivo y llegar hasta el rojo blanco. Debido a esta incandescencia emiten luz. El efecto luminoso de la corriente eléctrica también es aprovechado en lámparas de luminiscencia que contiene un gas noble el cual se le aplica una diferencia de potencial.
D) EFECTO MAGNIFICO: Los conductores por el que circula corriente eléctrica e comportan como imanes, lo que significa que se crea alrededor de las cargas eléctricas en movimiento un campo magnético. Se aplica este principio en el funcionamiento de motores y medidores de corriente.

INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA
La intensidad de la corriente eléctrica en un alambre conductor se define como la cantidad de carga eléctrica que pasa a través de toda la sección transversal del conductor en cualquier punto por unidad de tiempo. Matemáticamente queda como:
Resultado de imagen para formula de intensidad de corriente electrica


Donde:
I= intensidad de corriente eléctrica o corriente eléctrica (A)
Q= cantidad de carga (C)
t = tiempo en pasar la carga (s)

La intensidad de la corriente eléctrica se mide en coulomb sobre segundo y esta unidad se llama ampere, abreviando como A, en honor del físico francés André Ampere.



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domingo, 10 de septiembre de 2017

RESISTENCIA ELECTRICA

RESISTENCIA ELÉCTRICA

La corriente eléctrica no fluye de igual manera en todos los materiales pues algunos presentan mas oposición que otros al paso de la corriente.

Resistencia electrica se define como: la composicion que presentan los conductores al paso de la corriente electrica.
El dispositivo usado en un circuito electrico para regular el paso de la corriente electrica recibe el nombre de "resistor", aunque aveces se denomina de manera impropia como resistencia.la caracteristica del resistor es su resistencia electrica.

la unidad para medir la resistencia eléctrica es el ohm en honor al físico alemán George Simon Ohm.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN CONDUCTOR

A)NATURALEZA DEL CONDUCTOR: si tomamos cable iguales pero de diferente material, por ejemplo un cable de cobre, otro de aluminio, uno de oro y al final uno de plata, este ultimo presenta menor resistencia.

B)LONGITUD DEL CONDUCTOR: la resistencia es directamente proporcional a la longitud del alambre,es decir, si aumenta su longitud del alambre su resistencia es mayor.

C)ÁREA TRANSVERSAL: la resistencia eléctrica es inversamente proporcional al área de la sección transversal del alambre, es decir, si aumenta el área disminuye la resistencia y viceversa.

D)TEMPERATURA EN QUE SE ENCUENTRA EL CONDUCTOR: en la mayoría de los metales aumenta su resistencia al incrementar la temperatura.

RESISTIVIDAD

Esta es una constante que mide la capacidad de un material de resistirse al paso de la corriente eléctrica. Se representa con la letra griega rho (p).



sábado, 9 de septiembre de 2017

LEY DE OHM

LEY DE OHM

El físico alemán George Simon Ohm realizo experimentos midiendo los voltajes y las corrientes eléctricas que se aplicaban a diversos conductores fabricados de diversas sustancias, encontró que muchos materiales, principalmente los metales, había una relación entre la diferencia de potencial, la resistencia eléctrica y la cantidad de corriente eléctrica.


Esta relación se conoce como ley de ohm: "La intensidad de corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado en sus terminales e inversamente proporcional a su resistencia eléctrica del conductor"
se expresa como:



donde:
I= intensidad de corriente(A)
V=diferencia de potencial(V)
R= resistencia eléctrica(ohm)
RELACIONES QUE NOS ESTABLECE ESTA LEY
A) LA CORRIENTE ELÉCTRICA(I) ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL  A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL (C)
Un aumento de diferencia de potencial eléctrico, provocara una mayor corriente eléctrica.


B)LA CORRIENTE ELÉCTRICA ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
I a 1/R


C) RELACION ENTRE RESISTENCIA Y VOLTAJE
Ohm encontró que la resistencia eléctrica es independiente de la diferencia de potencial o voltaje.

LIMITACIONES DE LA LEY DE OHM

Los materiales que obedecen esta ley, que tiene una resistencia constante en un amplio rango de voltajes, son llamados ohmicoso lineales. Los materiales cuya resistencia cambia con el voltaje o con la intensidad de corriente se les conoce como materiales no ohmicos como: los semiconductores, carbón o tungteno.
Resultado de imagen para relacion entre resistencia intensidad y voltaje
Imagen relacionada




viernes, 8 de septiembre de 2017

POTENCIAL ELECTRICO

POTENCIAL ELÉCTRICO

Si se desea conocer la rapidez con que se realiza un trabajo se termina una magnitud física denominada  potencia eléctrica. Así la potencia eléctrica se define con que se realiza un trabajo por unidad de tiempo.
Resultado de imagen para formula de potencial electrico = T/t
También se define la potencia eléctrica como: "la rapidez con la cual un aparato consume la energía eléctrica por unidad de tiempo . la potencia eléctrica es directamente proporcional al producto del voltaje por la corriente. 



Esta relación permite conocer la potencia trasformada por cualquier dispositivo y también proporciona la potencia entregada por una fuente como una batería.

Si el circuito esta solamente formado por resistencias, se cumple la ley de ohm, por lo que la potencia eléctrica queda como: 

Resultado de imagen para formula de potencial electrico = VI