CARGA ELÉCTRICA
Se demuestra experimentalmente que si se frota una varilla de plástico
o de vidrio sobre un paño es capaz de atraer pequeños trozos de papel.
Este hecho nos justificamos diciendo que la varilla de plástico era electricidad aplicado, es decir comprado un
carga eléctrica durante el roce con el paño. Cuando nos acercamos a la varita en el papel, se le ocurre que el papel se extrae de la varita
de plástico, sin una conexión mecánica visible entre los dos objetos.
La carga eléctrica puede ser un signo positivo, que denotamos por
+; o negativo, que se denota por el
-.
El electroscopio Oro-hoja es una herramienta que detecta la presencia de cargas eléctricas.
| El electroscopio está constituido por un bulbo de vidrio de descanso sobre un soporte aislante.
En el interior del interruptor se colocan dos hojas de oro fino
que es conductora. El punto de contacto de las dos láminas se lleva
el exterior por un conductor esfera de metal. Si las dos placas
no se les pagan ocurren juntos y vertical, como la
gravedad las atrae hacia abajo. |
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electroscopio cargado positivamente |
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Si acercarse a una varilla de vidrio, de carga positiva, un
bola de metal fuera, sucede que las palas de carga de oro de
mismo signo, es decir, ambos son positivos, y puesto que se leen y se
libertad de movimiento, se mueven lejos de cada uno de ellos en el
inferior, ya que las cargas eléctricas del mismo signo
repelen entre sí. |
Este es, de hecho, un hecho nuevo, a saber, que
entre dos objetos de distancia el uno del otro y que no toque mecánicamente,
puede haber algunas fuerzas distintas de la fuerza de la gravedad, que tienden
para atraer o repeler a los dos objetos.
Electricidad Qué significa eso?
Electricidad y
Eléctrica
Electricidad es la característica de que
algunos de los cuerpos para ser capaz de demostrar las fuerzas de atracción o repulsión,
sin ningún contacto mecánico.
Eléctrica,
en cambio, es el tema que estudia los fenómenos eléctricos, es decir, el estudio
electricidad.
Otra característica de los fenómenos eléctricos
es el calentamiento de los cuerpos que se cargan con electricidad. por ejemplo
Supongamos que tomamos un montón, comúnmente llamada
También la batería, que tiene dos extremos, llamados terminales, indicados por un +
y el otro indicado con el - .
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Stylus celular Philips y pila de botón Duracell
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Si combinamos con un alambre de cobre de los dos terminales
de la pila, observamos en primer lugar una chispa, que es un fenómeno que emite luz
la luz, el calor y el sonido, y luego vemos un rápido calentamiento de la pila, es que
del alambre de cobre. El alambre de cobre se calienta hasta tal punto como para llegar a la
la temperatura de fusión del cobre, y por lo tanto el cobre comienza a derretirse, debido a
la alta temperatura.
Incluso la pila comienza a calentarse; y luego
se sobrecaliente y eventualmente explotar, llegue a ser peligrosa, como una bomba, a
debido a un calentamiento excesivo.
Esta es una clara evidencia de que una pila es
equipada con electricidad, es decir, tiene la característica de ser capaz de calentar, sin
vemos un movimiento de los objetos, y vemos que sin un combustible que
quemaduras.
En resumen, estos son los dos
características esenciales que nos dicen que estamos en presencia de un fenómeno
eléctrica:
1 - Los órganos eléctricos tienen la propiedad de
atraerse o repelerse entre sí.
2 - Los órganos eléctricos tienen la propiedad de
caliente, mientras se producen los fenómenos eléctricos.
Para que la carga eléctrica que podamos
definida como la propiedad que poseen algunos de los cuerpos para atraer a una distancia y
a calentarse.
Magnetismo
El magnetismo es la propiedad que poseen
algunos cuerpos de atraer trozos de hierro. Una pieza de material y 'con
magnetismo se llama imán o magneto.
En imanes distinguir un
polo Norte ( N ) y un polo Sur ( S
) .
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los dos polos de un imán |
polos magnéticos de un motor para el limpiaparabrisas |
No se puede aislar el polo norte del polo sur, pero para cada polo N
hay un polo S .
Tenemos el cuidado luego las diferencias entre la carga
poste eléctrico y magnético:
1 - Los polos magnéticos no pueden ser
separada; incluso si rompo un imán, cada una de las dos partes tiene su polo norte
y su polo sur; En lugar de ello las cargas eléctricas se pueden separar, poniendo
una parte de las cargas positivas y negativas en el otro. Si rompo en dos
una carga positiva, tengo dos cargas positivas más pequeña, pero aún
positivo.
2 - En el polo magnético no muestra una
calentamiento, es decir, bien que se unen con un trozo de alambre de los dos polos, que
atraer, ya que se magnetizan, pero no calienta, si descuidamos la
el calor generado por la fricción cuando usted atrae.
En cambio, la carga eléctrica es
también manifiestan los fenómenos de calentamiento.
La gravitación universal
La fuerza de la gravedad es ligeramente diferente
por las fuerzas eléctricas y las fuerzas magnéticas. Existe la fuerza gravitacional
entre los dos cuerpos y es debido a su masa, es decir, el tamaño y las características
el material del que están hechos. En las fuerzas gravitacionales
existiendo sólo las fuerzas de atracción y repulsión no, por lo que un objeto colocado
en alta tiende a caer hacia abajo, debido a la fuerza gravitacional que el
suelo ejerce sobre el cuerpo. La fuerza gravitacional poseen todos los cuerpos,
incluso si hay un montón de electricidad o el magnetismo.
Representación de los cargos
Así que la experiencia nos dice que hay cargas eléctricas.
La carga eléctrica se mide en Coulomb. (Sí
Ley: culomb )
El coulomb es la abreviatura de letras de C
Ejemplo:
Q = 10 C
Representa una carga eléctrica
positiva que hemos indicado con la letra Q
y esta carga eléctrica es igual a 10 Coulomb .
Si, en cambio, la acusación había sido
negativa, nosotros hemos escrito:
Q = - 10 C
Así que si tengo una esfera cargada
de electricidad positiva señalo con el
:
tiene un cargo Q
expresado en Coulomb; es decir, Q es la cantidad de electricidad se mide en Coulomb.
La carga eléctrica es menor que
poseído por un electrón y es negativo. Un electrón tiene una carga eléctrica negativa
igual que:
e = - 1,6 . 10-19
C
CORRIENTE ELÉCTRICA
Si las cargas eléctricas todavía no tienen el paso de la corriente eléctrica. Cuando una carga eléctrica se mueve de un punto a otro se dice que hay una corriente eléctrica. Se dice corriente eléctrica el movimiento de las cargas eléctricas. La corriente se mide en
ampere
( lee:
amper ), y se abrevia con la letra
A
Cada magnitud eléctrica se abrevia con una letra del alfabeto. Utilizamos la letra
I para indicar la corriente.
Ejemplo:
Lo que significa que hay una corriente de 10
Amper escribir:
I = 10 A
lo que significa que hay la corriente que tiene el valor de
10
Amper. El instrumento que mide la corriente se dice amperímetro .
|
|
| multímetro usado como un amperímetro |
Para la corriente no son múltiplos y submúltiplos, como en la tabla siguiente.
|
escritura |
lee |
se multiplica
por |
|
kA |
Chiloamper |
103 |
|
mA |
Milliamper |
10-3 |
|
mA |
Microamper |
10-6 |
Para el aire debe ser cuidadoso a la humedad;
en la práctica, si el aire está seco, es decir, no contiene vapor de agua, es decir desprovisto
humedad, se comporta como un aislante. Por ejemplo, los cables de alta tensión
presente en los pilones de REE (
) se aíslan en el aire, que no están cubiertos
a partir de material plástico aislante. Cuando el aire se vuelve húmedo, que aumenta la
porcentaje de vapor de agua, a continuación, el aire comienza a ser conductor; más
mayor es la humedad, mayor es la conductividad eléctrica del aire.
En general, los metales son conductores, si bien no
metales son aislantes. Y los conductores son todos los cuerpos húmedos, donde está presente
agua, por ejemplo, nuestro cuerpo. Veamos ahora por qué algunos materiales conducen y otros
no.
En cuanto al agua que debe ser un
aislamiento, pero es un buen conductor. En realidad, el agua destilada, es decir
agua pura H2O y sin sustancia
disuelto en ella, es un aislante; pero, ya que tenemos que utilizar el tacto o
con las manos o sumergir el material en él, que tiene lugar en el agua hay
siempre de sales disueltas, en la forma de iones. Y iones
tienen una carga eléctrica y por lo tanto se puede mover en el agua
dando lugar a una corriente alta.
Bandas de energía
Desde el estudio de la estructura
átomo atómico sabemos que los electrones pueden moverse libremente alrededor de la
núcleo. No todos los electrones tienen los mismos niveles de energía, pero podemos
agruparlos en bandas de energía. Se dice
banda de energía un conjunto de
niveles de energía que poseen los electrones. Dicen
banda de valencia un conjunto de
electrones que tiene un nivel de energía más bajo, así como para permanecer en
la vecindad del átomo al que pertenecen. Se dice
banda de conducción un conjunto de electrones que tienen un nivel
de energía suficientemente alta, como para abandonar el átomo de pertenencia,
dando lugar a una conducción de tipo eléctrico. Entre la banda de valencia y la
banda de conducción puede haber una banda
prohibida, o sea un conjunto de niveles de energía que no están
permitidos, ya que un electrón genérico o es en la banda de valencia o es en la
banda de conducción. Si nos fijamos en los siguientes diagramas:
Podemos concluir que en los aislantes la banda prohibida es muy grande, por lo tanto, no son pocos los electrones que llegan a una energía suficiente para pasar
de la banda de valencia a la de conducción; en consecuencia, el aislante
no conduce.
En materiales
conductores, las dos bandas de valencia y de conducción se
superponen, falta, entonces, la banda prohibide; por lo tanto, un número
significativo de electrones poseen la energía suficiente para ser considerado en
la banda de conducción, y luego el conductor es capaz de conducir la corriente
eléctrica.
En los
materiales semiconductores la banda
prohibide es pequeña, por lo que un aumento de la temperatura es suficiente para
llevar un cierto número de electrones de la banda de valencia a la banda de
conducción.
Los aislantes son también llamados dieléctricos,
en el sentido de que no puedan pasar a la electricidad.
Relación entre la corriente y la carga eléctrica
Si denotamos por Q carga eléctrica que es
se mueve un conductor, y denotamos por t el tiempo que se necesita para moverse, podemos
calcular la corriente usando la fórmula siguiente:
En ese hipotextos Q
= 1 C y t
= 1 s obtenemos
Esta fórmula nos dice que
la corriente es 1 A cuando circula una carga igual a 1 C
en el tiempo 1 segundo .
La velocidad con la que la carga se mueve
para dar lugar a la corriente eléctrica es la misma que la velocidad de la luz, y
es decir:
c = 300.000 km/s
Generador de tensión
Para mover cargas eléctricas debe
ser algo de fuerza. Un componente capaz de cargas eléctricas en movimiento se
dice generador de tensión. Una pila es un generador de tensión. Una batería de automóvil es un generador de tensión. La tensión se mide en
Volt , que se abrevia con la letra
V . La tensión denotado generalmente por la letra
E .
Ejemplo:
E = 12 V
significa que hay una tensión E,
que tiene el valor de 12 Volt. El instrumento que mide la tensión eléctrica se dice
voltímetro.
.
|
|
| Multímetro usado como un voltímetro |
La tensión también se llama diferencia de potencial, como los dos polos del generador de tensión tiene un
diferente potencial, ya que el uno es positivo, por lo que tiene un potencial de
positivo y es definitivamente mayor que el otro que tiene un potencial negativo.
Así que entre los dos polos definitivamente hay una diferencia de potencial.
Uno no debe confundirse entre la tensión y el voltaje,
es decir que no debe confundirse entre la tensión y la medida de la tensión; el
voltaje es una medida de la tensión y no una tensión.
Para la tensión, hay múltiples prefijos, como en la siguiente tabla .
|
escritura |
lee |
se multiplica
por |
|
kV |
Chilovolt |
103 |
|
mV |
Millivolt |
10-3 |
|
mV |
Microvolt |
10-6 |
El generador de tensión es capaz de separar las cargas eléctricas, asegurándose de que todas las cargas eléctricas positivas se encuentran en un lado del generador, en lugar de todas las cargas eléctricas negativas están situados en el lado opuesto del generador.
|
|
| Podemos ver una
pila de 1,5 V AA, con el polo positivo hacia arriba; y una pila de óxido de plata con positivo en el lado trasero. (Las marcas visibles son la propiedad de las empresas de construcción pertinentes) |
El símbolo de el generador de tensión es el siguiente.
|
 |
 |
| símbolo que usamos |
el símbolo de algunos textos |
Se dicho borne
o polo de una de las dos porciones de extremo de una fuente de tensión. Así que
el generador tiene dos bornes. El borne se indica mediante el símbolo:
|
 |
|
símbolo
de el borne |
En el generador hay un borne positivo, indicado por el signo
+ , en el que se concentran sólo cargas positivas. Ahi esta también un borne negativo, denotado por el signo
- , donde se concentran todas las cargas negativas.
CIRCUITO ELÉCTRICO
Se dice circuito eléctrico de una trayectoria cerrada,
que se obtiene a partir de cualquier punto y volver al mismo punto. Obviamente, en el circuito, debe haber al menos un componente eléctrico.
El generador de tensión es un componente eléctrico. Una lámpara es un componente eléctrico y se designa por el símbolo.
Un interruptor es un componente eléctrico, y se representa por el símbolo:
Si el interruptor está abierto
no fluye corriente.
Si el interruptor está cerrado fluye la corriente. Así dado un circuito simple:
consiste en el generador de tensión,
interruptor y lámpara; cuando el interruptor está cerrado parte de la corriente
en el circuito y la luz se enciende. Cuando el interruptor está abrir la
corriente no puede circulan en el circuito y la lámpara se apaga. La línea que
conecta los diversos componentes es el cable eléctrico. El cable eléctrico es
hecha de cobre, que se un material conductor; la parte exterior del cable es
cubierto con material aislante, normalmente cloruro de polivinilo, para evitar
peligros para el usuario.
En un circuito eléctrico, porque va a tirar el actual,
es necesario que el circuito está cerrado, es decir, se compone de todos los componentes que
son conductores; en cambio, en el circuito si sólo hay una sección que consiste en
el aislamiento, el circuito está abierto; y el circuito abierto no fluye corriente.
Hay que recordar que el aire es un aislante.
RESISTENCIA
Cuando la corriente fluye en un circuito cumple algún obstáculo en el camino. Es decir que a pesar de a través del circuito a la velocidad de la luz, la corriente que puede pase depende de cómo se incorporado el componente, es decir, de su longitud, su sección, el material utilizado.
Se dice
resistencia de un componente eléctrico el obstáculo que se opone al flujo de la corriente eléctrica.
Unidad medición de la resistencia es el Ohm, que se abrevia con el símbolo
W quién lee ohm. La resistencia por lo general denotada por la letra
R.
Ejemplo
R = 1000 W
Qué dicen que hay una resistencia
R , que tiene un valor de 1.000 Ohm. El instrumento que mide la resistencia se dice
óhmetro .
|
|
|
multímetro utilizado como óhmetro |
Para la resistencia a existir múltiples, de acuerdo con la siguiente tabla:
|
escritura |
lee |
se multiplica por |
|
kW |
Chiloohm |
103 |
|
MW |
Megaohm |
106 |
|
|
| Observamos, por la izquierda, un
resistor al hilo de 50
W, un resistor al amasijo, una resistor variable, dicho
potenciómetro
|
Recordemos que el resistor es un componente,
mientras que la resistencia es propiedad que tiene el resistor.
El símbolo eléctrico de el resistor es
:
La resistencia de un hilo se calcula con la fórmula siguiente:
R = r
L
S
Dónde R es resistencia, medida en
W , r es resistividad del material medida en
W .
mm 2 / m
, L es la longitud del hilo medida en metros,
S es sección del cable se mide en mm 2
. La
r de cobre es 0.0177
W . mm 2 / m . Cada material tiene su resistividad. Un buen conductor tiene una resistividad baja, es decir, oponen poca resistencia al paso de la corriente, en
cambio un aislante tiene una alta resistividad.
| Material |
resistividad r
[W . mm2 / m] |
| Plata |
0,016 |
| Cobre |
0,0177 |
| Aluminio |
0,028 |
| Oro |
0,023 |
| Hierro |
0,13 |
| Tunghsteno |
0,055 |
| Papel |
1014 |
| Vidrio |
1016 |
| Porcelana |
1019 |
|
Resistividad
de algunos materiales a 0 °C |
Por lo general, los cables se construyen de cobre, el cual,
mientras que tener una mayor resistividad de la plata, es menos costoso.
La ley de Ohm
La ley de Ohm es una ley fundamental de la Electrotecnia. Se indica la relación entre la tensión y la corriente de cualquier componente eléctrico. La fórmula es la siguiente:
V = R I
Dónde V es
la tensión a los extremos del componente en cuestión,
R es la resistencia del componente,
I
es la corriente del componente. Esta fórmula nos dice que no hay una proporcionalidad entre la tensión y la corriente
del componente. De hecho, teniendo constante la resistencia del componente, más alta es
la tensión aplicada al componente aumenta la corriente que circula en el componente en sí mismo.
La tensión en los bornes de una resistencia se llama
también caída de tensión, ya que la resistencia
se utiliza muy a menudo para reducir una gran tensión.
Prof. Pietro De Paolis
2014
Verificación experimental de la ley de Ohm
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