martes, 7 de junio de 2016

Electrostática







Electrostática

La electrostática es la rama de la electricidad que se encarga de estudiar las cargas electrostáticas en reposo.

La ley cualitativa de la electrostática dice que “cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen”.


Frotamiento: Se presenta cuando 2 cuerpos se frotan entre sí o por la fricción que existe entre ellos. Ejemplo: Flotar un globo con el cabello.
















Contacto: Consiste en simplemente tocar los 2 cuerpos entre sí. Ejemplo: Cuando chocas con una persona.



Inducción: Ocurre cuando un cuerpo extendido en carga eléctrica se acerca a otro sin tener contacto directo entre ellos. Ejemplo: Cuando pasas a lado de una televisión.






Todos los materiales están compuestos de átomos y estos, a su vez, de electrones, protones y neutrones.
En condiciones normales, el número de electrones es igual al de protones por lo que el material no tiene propiedades eléctricas. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, se crea un exceso o defecto de electrones, y en consecuencia el material adquiere carga y propiedades eléctricas: Q≠0
La carga eléctrica se representa por la letra Q y se mide en culombios C.



TIPOS DE MATERIALES


Aislantes

Los electrones están fuertemente unidos al núcleo atómico por lo que apenas 
pueden moverse de su zona de equilibrio y por ello, no se da el movimiento de carga eléctrica. Ejemplos de materiales aislantes son la madera, los plásticos, la cerámica y el vidrio.







Conductores
Los electrones están débilmente unidos al núcleo atómico por lo que pueden moverse por todo el material con gran facilidad. El movimiento ordenado de la carga eléctrica (electrones o huecos en exceso) por el metal se denomina corriente eléctrica. Ejemplos de materiales conductores son los metales como el oro, la plata, el cobre o el aluminio.







Semiconductores
Son aislantes bajo determinadas condiciones y conductores en otras. Forman parte de la inmensa mayoría de los componentes electrónicos actuales y los más utilizados son el silicio (Si) y el germanio (Ge).




CORRIENTE ELÉCTRICA Y MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES

Cuando se unen dos cuerpos con distinta carga a través de un elemento conductor, se produce un movimiento de electrones desde el que tiene exceso de carga negativa hacia el que tiene exceso de carga positiva. Ese movimiento es lo que conocemos como corriente eléctrica: flujo o movimiento ordenado de electrones en el interior de un conductor para lograr el equilibrio electrónico entre dos puntos con distinta cantidad de carga eléctrica.
Intesidad de corriente (I)

Nosotros no podemos contar la cantidad de electrones que circulan por un conductor puesto que es una cantidad muy grande, por eso, para medir la corriente eléctrica que circula por un conductor se utiliza una magnitud que es la Intensidad de corriente, o simplemente Intensidad o Corriente eléctrica. La Intensidad de corriente es la cantidad de carga que atraviesa un conductor por unidad de tiempo. I=Q/t. La Intensidad de corriente se mide en Amperios (A).
Resistencia eléctrica (R)

Todos los conductores no conducen la corriente eléctrica de igual forma, hemos visto anteriormente que existen materiales (aislantes) que no dejan pasar la corriente eléctrica y otros (conductores) que si lo permiten. La dificultad que opone un material al paso de la corriente es lo que llamamos Resistencia eléctrica y depende de varios factores:
De la sección; cuanto más delgado mayor Resistencia.
De la longitud del conductor; a mayor longitud más Resistencia.
Del tipo de material; unos materiales ofrecen más Resistencia que otros. A esta propiedad de cada material se le conoce como Resistividad.
La unidad de Resistencia es el Ohmio (Ω).
Voltaje (V) o tensión

¿Qué provoca el movimiento de los electrones en un conductor? Para que por un conductor circule una corriente eléctrica es necesario que entre sus extremos haya una diferencia de carga eléctrica, de manera que los electrones circularán desde donde hay más cantidad hasta donde hay menos.

A esta diferencia de carga eléctrica se le llama diferencia de potencial o 
Voltaje y es la fuerza que provoca la corriente eléctrica o movimiento de electrones en un conductor.

La unidad de medida del Voltaje es el Voltio(V) el cual se define como la diferencia de potencial capaz de provocar una corriente de un amperio en un conductor cuya resistencia sea de un ohmio.






La termodinámica se encarga de estudiar la transformación de la energía térmica en trabajo y el trabajo en energía.

La termodinámica puede ser explicada con cuatro leyes fundamentales, entre las principales se encuentran 3:

Ley cero de la termodinámica:
También conocida como ley de equilibrio. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico y se presenta un tercero, éste estará en equilibrio con las anteriores.

Primera ley de la termodinámica

Esta ley nos demuestra el principio de la conservación de la temperatura “la masa no se crea, ni se destruye, se transforma”







George Simon Ohm, formuló en 1827 la que se conoce como Ley de Ohm. Posiblemente una de las leyes fundamentales de la electrónica.
Primero definió matemáticamente las tres magnitudes físicas principales de la electrónica:

Voltaje (o Diferencia de Potencial): Representa la “fuerza que tiene la energía eléctrica” entre los polos positivo y negativo. Es similar a la que existe entre los polos de los imanes, en los que las fuerzas de atracción y repulsión son invisibles pero están presentes. La fuerza representada por el voltaje impulsa la electricidad por los conductores y componentes electrónicos de un circuito, haciéndolo funcionar. Se mide en Voltios.
Intensidad (o Corrrien

te): Representa el flujo de energía eléctrica durante un determinado período de tiempo, es decir, la “velocidad con que circula la energía eléctrica”. En un circuito electrónico esta velocidad es variable, ya que para funcionar necesita que por algunos de sus componentes la energía circule con más rapidez que por otros. Se mide en Amperios.
Resistencia: Representa la “oposición al paso de la energía eléctrica”. Sirve para regular la corriente y el voltaje según lo requiera cada componente de un circuito electrónico. Libera la energía sobrante en forma de calor (Efecto Joule). Se mide en Ohmios.

En el símil hidráulico de la siguiente figura, el Voltaje (V) vendría representado por la diferencia de Altura del agua, la Resistencia (R) por el Ancho del tubo, y la Corriente (I) por el Caudal del agua que sale.





La Ley de Ohm relaciona estas tres magnitudes físicas, siendo su enunciado el siguiente:

La Corriente en un circuito eléctrico varía de manera directamente proporcional a la Diferencia de Potencial aplicada, e inversamente proporcional a una propiedad característica del circuito que llamamos Resistencia.
O sea, que un aumento del Voltaje (mayor Altura de agua) o disminución de la 

Resistencia (tubo más Ancho), provoca un aumentando proporcional de la Corriente eléctrica (mayor Caudal de agua)





Su formulación matemática es:



La ley de Ohm se aplica a la totalidad de un circuito o a una parte del mismo. Analicemos la parte del circuito que analicemos, siempre se cumplirá.

Reforcemos los conocimientos adquiridos con el siguiente ejemplo: Imagina que tienes dos mangueras unidas, una más ancha que la otra y conectadas a una llave de agua.

El Voltaje sería la fuerza con la que sale el agua de la llave.

La Corriente sería la velocidad del agua al pasar por el interior de cada una de las mangueras.

La Resistencia sería la oposición al paso del agua en la pieza de unión y por la diferencia de grosor entre las dos mangueras.









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