SOLUCIÓN ACTIVIDAD SEMANA 1

TEMA 1: NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD

1.

En la antigüedad hacían experimentos con el ámbar y descubrieron que éste se podía adquirir una carga a la cual la llamaron carga estática. En la observación se dieron cuenta que algunos materiales se atraían y otros se repelaban. A este tipos de cargas se les clasificó en dos: carga negativa (cuando se ganan electrones) y carga positiva (cuando se pierden electrones). En conclusión energía puede transformarse no se puede crear ni destruir. Este concepto, conocido como principio de conservación de la energía, constituye uno de los principios básicos de la mecánica clásica.

La materia

La materia se considera como aquella que ocupa un lugar en el espacio y nosotros la podemos encontrar en todo lo que nos rodea.La materia tiene diferentes propiedades: La demos encontrar en diferentes estados como lo son líquido, gaseoso, solidó, plasmático y coloidal. Forma Peso volumen Densidad

La materia se encuentra compuesta por los átomos la cual es la partícula más pequeña de la materia.

El átomo

Se encuentra conformado por protones, electrones, neutrones y niveles de energía

Se considera que todo en la naturaleza es eléctricamente neutro.

Cuando el átomo tiende a ser estable es decir que tiene bastantes electrones en su ultimo nivel de energía se considera que es aislante y cuando el átomo se considera inestable es que en su ultimo nivel de energía tiene muy pocos electrones y estos a su ves se encuentran alejados del núcleo así que la fuerza que ejerce el núcleo sobre los electrones del ultimo nivel es mucho menor que la que ejerce en los electrones que se encuentran n el nivel mas cercano al núcleo.

Fuerza de repulsión: Cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen.

La electricidad se puede generar por: Fricción: es cuando se frotan dos cuerpos, pero debido a su baja eficiencia no es muy utilizada. Magnetismo: se cuando un imán se mueve por entre una bobina de alambre de cobre y es el mas utilizado en la actualidad para producir electricidad a las viviendas Presión: se da cuando a un cristal piezoeléctrico se conecta a una lámpara de neón y se golpea, esto genera un breve rayo de luz, se utiliza en los tocadiscos. Química: se da cuando da una reacción química entre dos sustancias diferentes, entre los mas usados son el cobre y el zinc en una solución de acido sulfúrico y agua. Se aplica en las baterías, acumuladores, etc. Radiante: Esta la proporciona una fuente de luz o calor como el sol, pero para aprovechar los dos factores anteriores se usa: o El termopar; este funciona cunado un metal como el níquel se calienta y él le transfiere los electrones libres a otro metal como el latón, produciendo electricidad, o La celda fotoeléctrica: consiste en aprovechar la luz solar.

Corriente eléctrica:

Se produce cuando se le proporciona energía a los átomos y en si a los electrones ocurriendo un movimiento o salto de electrones más que todo del último nivel de energía (flujo de electrones) y esto se presenta a través de un conductor.

La velocidad con la que viajan los electrones es equivalente a 3*108 m/s.

La unidad de media de la corriente eléctrica es el amperio.

1 amperio equivale a 6,25*1018 -e/s.

Existen dos tipos de corriente:

Corriente directa: Es donde el flujo de electricidad viaja a una misma dirección

Corriente alterna:

Es cuando la dirección del flujo de electricidad no es el mismo y varía teniendo en cuenta una frecuencia.

La dirección de las cargas es de positivo a negativo.

Voltaje: cuando los átomos de uno u otro cuerpo son diferentes en su estado eléctrico, también se define como diferencia de potencial, fuerza electromotriz, tensión y es necesario para tener una corriente pero no es necesario tener una corriente para tener un voltaje.

Resistencia eléctrica:

Oposición al paso de una corriente eléctrica y se mide en ohmios (omega)

A mayor resistencia menor flujo de corriente eléctrica

Potencia eléctrica:

Es la cantidad de energía eléctrica entregada a un circuito para que realice un trabajo esta potencia eléctrica se mide en vatios. Y es directamente proporcional a la fuerza electro motriz y a la intensidad de corriente.

GLOSARIO  . Ebonita: Material compuesto de goma elástica, azufre y aceite de linaza, negro, muy duro y de uso industrial, especialmente como aislante eléctrico. Electrón: Partícula elemental más ligera que forma parte de los átomos y que contiene la mínima carga posible de electricidad negativa. Protones: Cargas eléctricas positivas Neutrones: No tiene cargas eléctricasElectrones: Cargas eléctricas negativasIon: Átomo o agrupación de átomos que por pérdida o ganancia de uno o más electrones adquiere carga eléctrica. Fuente eléctrica electromotriz F.E.M: son aquellas que producen un flujo de corriente en un circuito eléctrico.Corriente eléctrica consiste en un movimiento de electrones a través de un conductor.Energía: Capacidad de un sistema físico para realizar trabajoBobina: Componente de un circuito eléctrico formado por un alambre aislado que se arrolla en forma de hélice con un paso igual al diámetro del alambre. Líneas de fuerzas eléctricas: indican la dirección y el sentido en que se movería una carga de prueba positiva si se situara en un campo eléctricoGenerador eléctrico: se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos.

El efecto piezoeléctrico: consiste en producir una fuerza electromotriz (f.e.m.) por medio de una presión.El termopar: transforma la energía calorífica en electricidad.La celda fotoeléctrica: transforma la energía lumínica en electricidad.Corriente alterna: se genera cuando el flujo de electrones fluye alternativamente en uno u otro.Corriente Directa: se genera cuando el flujo de electrones fluye siempre en el mismo sentido. Electricidad estática: Se refiere a corriente en reposo o sin movimiento.Electricidad dinámica: Expresa electrones en movimiento y gracias a ella son posibles múltiples aplicaciones para la vida diaria. Arco eléctrico o Tesla: Se trata de corriente dinámica y se presenta diaria y constantemente cuando dos nubes cargadas estáticamente, una con un polo negativo (-), y la otra con polo positivo (+), se acercan mutuamente hasta romper el aislante de aire que las separa produciendo así una corriente dinámica de gran magnitud, manifestada en un fuerte “chispazo“.Polaridad: Propiedad que tienen los agentes físicos de acumularse en los polos de un cuerpo y de polarizarse. Esta puede ser positiva, negativa o neutra.Rizado o Ripple: Son las variaciones rápidas o continuas que se dan en la corriente continua.Transientes: Son cambios esporádicos de nivel, causados por deficiencia de la fuente o exceso de carga o consumo del receptor.Un material conductor: es aquel que tiene su estructura atómica dispuesta de tal manera que los electrones más alejados del núcleo son débilmente atraídos por él.

2. Los dos fenómenos presentes en estos experimentos son que al acercar el peine a los trozos de papel los papeles se atraen y levantan en dirección hacia el peine y con el televisor y el hilo se presenta que al prender el televisor el hilo se atrae en dirección a la pantalla.

Según lo estudiado esto ocurre ya que al frotar el peine con nuestro cabello, hay transferencia de electrones del cabello al peine y este se carga negativamente, se electrifica, y al acercarlo a los papelitos estos se atraen debido a que hay exceso de electrones en el peine haciendo que repelen con los del papelito y este queda ligeramente cargado positivamente y esto produce una atracción electrostática.

En el segundo experimento se da cuando se le proporciona la energía al televisor para que este prenda, entonces se produce un flujo de electrones que chocan con la pantalla lo cual causa que hilo se atraiga hacia la pantalla transportado así los electrones por el hilo. Así que aquí en este caso estamos hablando de electricidad dinámica.

En conclusión el primer experimento se da con energía estática y el segundo experimento se da con energía dinámica

3.

Ventajas y desventajas de la electricidad estática

VENTAJAS El caso de las cargas estáticas que se encuentran en las nubes y estas al encontrarse una positiva y otra cargada negativamente generar el rayo pero este a su vez por efecto natural produce Ozono, elemento de vital importancia en la atmósfera para bloquear los rayos ultravioleta generados por el sol y que son perjudiciales para la piel.Seria los usos que se le pueden dar a esta dentro de las necesidades de la industria y la humanidad.

Considero que es un poco complicado conseguir ventajas de la electricidad estática que no sea con respecto a sus usos.

 DESVENTAJAS  Estas cargas son muy peligrosas, porque uno no saben cuando se presentan, por ejemplo cuando se conduce el roce con el asiento genera una carga estática, que si uno no toca metal para descargarse puede crear un arco eléctrico en el tanque del combustible, ocasionando así una explosión.

En las imprentas es muy común ver estas cargas, por eso toca conectarlas a tierra para que el operario no tenga algún choque. También toca hacerle polo a tierra a los autos porque por la fricción del auto y el aire se genera carga estática y ésta puede producir grandes problemas a los elementos electrónicos

En las líneas de conducción de fluidos es muy frecuente, porque también hay rozamiento entre el fluido y los ductos y al no controlar esta carga se puede generar una explosión.

Generan rayos debido a que las nubes se cargan estáticamente por el roce que tienen con el ambiente y estos son muy perjudiciales para la naturaleza ya que se descargan en la tierra y cualquier cosa que haga polo a tierra, será electrificado.Los pequeños componentes de los circuitos eléctricos pueden dañarse fácilmente con la electricidad estática.

En aviación, al aterrizar un avión por seguridad se debe proceder a su descarga. En los automóviles también puede ocurrir la electrificación al circular a gran velocidad en aire seco (el aire húmedo conduce mejor las cargas), por lo que también necesitan medidas de seguridad para evitar las chispas eléctricas

En electrónica, la electricidad estática causa numerosos daños a los componentes por lo que los operarios han de tomar medidas para descargar la electricidad estática que pudieran haber adquirido. Esto puede ocurrir a una persona por frotamiento de las suelas de los zapatos (de materiales como la goma) contra suelos de tela o alfombras.

APLICACIONES

Se usa para eliminar las partículas sólidas en las chimeneas industriales, también para combatir insectos y es imprescindible en las fotocopiadoras porque el tambor de la máquina funciona por el efecto electrostático. Tiene también diversos usos industriales como la pintura de automóviles, etc.

La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía donde un pigmento de polvo (tinta seca o toner) se fija en las áreas cargadas previamente haciendo visible la imagen impresa.

La electricidad estática se utiliza comúnmente en la xerografía, en filtros de aire, y algunas pinturas de automoción.Generadores electrostáticos Se emplearon para lograr impresionantes efectos especiales en muchas películas. El mas importante es el generador de Van de Graaff.

Los rayos catódicos Al tener un gas a baja presión situado en el interior de un tubo, éste se ponía incandescente si lo atravesaba la descarga eléctrica procedente de una maquina electrostática.

Imprenta Aquí la carga estática se da porque existe una fricción entre los rodillos de las maquinas impresoras y el papel; Esta carga es buena de cierto modo porque mantiene el papel en circulación y no permite que se vuele.