Introduccion a la FisicaIntroduccion a la Fisica

Chapter 7Electricidad

ElectricidadElectricidad

Proviene de la palabra electron que significa Proviene de la palabra electron que significa en griego “Ambar”, pues en la antiguedad en griego “Ambar”, pues en la antiguedad este se frotaba y atraia el papeleste se frotaba y atraia el papel

La atraccion esta dada por carga electricaLa atraccion esta dada por carga electrica

Todo lo que esta a nuestro alrededor tiene Todo lo que esta a nuestro alrededor tiene carga como el polvo, cabello el aire, las carga como el polvo, cabello el aire, las nubes.nubes.

Benjamin Franklin determino una Benjamin Franklin determino una caracteristica adicional a la masa en la caracteristica adicional a la masa en la materia la cual llamo carga electricamateria la cual llamo carga electrica

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Carga ElectricaCarga Electrica

Es una propiedad fisica de la materia o Es una propiedad fisica de la materia o particulas que son responsables del particulas que son responsables del fenomeno electronico y magneticofenomeno electronico y magnetico

Su simbolo (q) y se mide en Coulomb (C)Su simbolo (q) y se mide en Coulomb (C)

La electricidad esta basada solamente por La electricidad esta basada solamente por las particulas sub atomicaslas particulas sub atomicas– Protones y electronesProtones y electrones– Las cargas electricas seran entonces positivo y Las cargas electricas seran entonces positivo y

negativonegativo33

Carga electricaCarga electricaUn electron tiene una carga de -1.6 x 10Un electron tiene una carga de -1.6 x 10-19-19 C C

Un proton tiene carga de 1.6 x 10 Un proton tiene carga de 1.6 x 10 -19 -19 CC

El neutron no tiene carga pero esta en el nucleo El neutron no tiene carga pero esta en el nucleo para estabilizar el atomopara estabilizar el atomo

Normalmente el atomo contiene el mismo numero Normalmente el atomo contiene el mismo numero de electrones y protones a esto se le conoce cono de electrones y protones a esto se le conoce cono el numero atomicoel numero atomico

Interaccione quimicas o fisicas causan ganancia o Interaccione quimicas o fisicas causan ganancia o perdida de electrones creando del atomo un ion perdida de electrones creando del atomo un ion pos o negpos o neg

Ganancia = neg perdida = posGanancia = neg perdida = pos

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Fuerza ElectrostaticasFuerza Electrostaticas

Objetos con cargas opuestas se atraenObjetos con cargas opuestas se atraen

Objetos con cargas iguales se repelenObjetos con cargas iguales se repelen

La ley de Coulomb puede expresarse como:La ley de Coulomb puede expresarse como:La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con

que interactúan dos cargas puntuales en reposo es que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.separa.

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Ley de coulombLey de coulomb

Esta ley dice que la atraccion entre dos Esta ley dice que la atraccion entre dos objetos cargados electricamente es objetos cargados electricamente es directamente proporcional a las cargas directamente proporcional a las cargas netas. Pero indirectamente proporcional al netas. Pero indirectamente proporcional al cuadrado de las distancias entre ellos.cuadrado de las distancias entre ellos.

F = qF = q11 q q22 / d / d22

F es en Newtons, q en Coulombs, d en metrosF es en Newtons, q en Coulombs, d en metros

Si F es pos ambos se repelen, cargas igualesSi F es pos ambos se repelen, cargas iguales

Si F es neg ambos se atraen, cargas diferentesSi F es neg ambos se atraen, cargas diferentes

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Ley de CoulombLey de Coulomb

La ley dice que La ley dice que

F = qF = q11qq22/d/d22

• Si F es pos ambas cargas son iguales y Si F es pos ambas cargas son iguales y ocurre repulsionocurre repulsion

• Si F es neg ambas cargas son diferentes y Si F es neg ambas cargas son diferentes y ocurre atraccionocurre atraccion

• El espacio alrededor de un objeto cargado se El espacio alrededor de un objeto cargado se le conoce como campo electricole conoce como campo electrico

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Corriente electricaCorriente electrica

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material.carga por unidad de tiempo que recorre un material.

Se debe a un movimiento de los electrones en el Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material.interior del material.

Corriente se mide en amperes (A) y su simbolo es ICorriente se mide en amperes (A) y su simbolo es I

1 amp = 1 coulomb/ seg1 amp = 1 coulomb/ seg

La corriente corre del pos al negLa corriente corre del pos al neg

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ConductorConductor

Es aquella substancia que permite el flujo de Es aquella substancia que permite el flujo de cargas electricas atravez de toda su cargas electricas atravez de toda su superficiesuperficie

Ejemplo de esto son los metales como el Ejemplo de esto son los metales como el cobre, oro, etccobre, oro, etc

Existen otros materiales, no metálicos, que Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el electricidad como son el grafito, las , las soluciones salinas (ejem. el agua de mar) y soluciones salinas (ejem. el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.cualquier material en estado de plasma.

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SemiconductorSemiconductorUn semiconductor es una sustancia que se Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislantecomporta como conductor o como aislante

Dependiendo de la temperatura del ambiente Dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre.en el que se encuentre.

El elemento semiconductor más usado es el El elemento semiconductor más usado es el Silicio y el GermanioSilicio y el Germanio

Ejemplo de aislanteEjemplo de aislante

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ResistenciaResistencia

Medida de resistencia al flujo de Medida de resistencia al flujo de corrientecorriente

Se representa como R y se mide en Se representa como R y se mide en ohms (ohms (ΩΩ))

Mayormente es visto en metales tales Mayormente es visto en metales tales como los fusibles, bombillas y como los fusibles, bombillas y calentadores.calentadores.

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SuperconductividadSuperconductividad

Se denomina superconductividad a la capacidad Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida de energía en determinadas condiciones.de energía en determinadas condiciones.

Circuitos Electricos & Ley de Circuitos Electricos & Ley de OhmOhm

Es un sistema el cual consiste de una Es un sistema el cual consiste de una fuente electrica (una bateria) conectada a fuente electrica (una bateria) conectada a un dispositivo o artefacto electrico un dispositivo o artefacto electrico ( bombilla, motor, etc.) por cable u otro ( bombilla, motor, etc.) por cable u otro conductor para llevar a cabo una corriente conductor para llevar a cabo una corriente en un sistema cerrado.en un sistema cerrado.

Cuando el circuito esta cerrado se logra un Cuando el circuito esta cerrado se logra un trabajo y potencia al transferir electrones trabajo y potencia al transferir electrones en el sistemaen el sistema

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VoltageVoltage

Es el trabajo que una particula cargada Es el trabajo que una particula cargada puede hacer dividido por el tamaño de cargapuede hacer dividido por el tamaño de carga

Volt = work / q V = E / q = J / CVolt = work / q V = E / q = J / C

El voltaje se mide con un voltimetro y esta El voltaje se mide con un voltimetro y esta relacionado con la corriente y resistencia.relacionado con la corriente y resistencia.

La cantidad de corriente que fluye atravez de La cantidad de corriente que fluye atravez de un conductor dependera de la resistencia y un conductor dependera de la resistencia y el voltaje, a esta relacion se le conoce como el voltaje, a esta relacion se le conoce como la ley de Ohmsla ley de Ohms

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Ley de OhmsLey de Ohms

La corriente en un conductor es igual al La corriente en un conductor es igual al producto del voltage con la resistenciaproducto del voltage con la resistencia

V = I R I = V/R R = V / IV = I R I = V/R R = V / I

I = corriente se mide en amperes AI = corriente se mide en amperes A

V = voltage se mide en voltios VV = voltage se mide en voltios V

R = resistencia se mide en ohmios R = resistencia se mide en ohmios ΩΩ1515

CircuitosCircuitos

Cuando tenemos mas de un dispositivo Cuando tenemos mas de un dispositivo conectado a un circuito estos son conectado a un circuito estos son combinados de dos manerascombinados de dos maneras– En serie :solo hay una ruta para que pase En serie :solo hay una ruta para que pase

el flujo de corriente electrica, los voltages el flujo de corriente electrica, los voltages son sumadosson sumados

– En paralelo: La corriente es compartida En paralelo: La corriente es compartida atravez de todos los dispositivos pero el atravez de todos los dispositivos pero el voltaje es el mismovoltaje es el mismo

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CircuitosCircuitos

Se suman las resistenciasSe suman las resistencias Suma de corrientes y Suma de corrientes y

Y los voltages. Corriente suma de reciproco de RY los voltages. Corriente suma de reciproco de R

Es la misma voltage es el mismoEs la misma voltage es el mismo

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Potencia y Energia en la Potencia y Energia en la Corriente ElectricaCorriente Electrica

Power Output o Potencia de salida, es la razon Power Output o Potencia de salida, es la razon en la caul la energia se envia al circuitoen la caul la energia se envia al circuito

Este es determinado por el voltage del power Este es determinado por el voltage del power suply y la corriente que fluyesuply y la corriente que fluye

Es la cantidad de energia expedida por unidad Es la cantidad de energia expedida por unidad de tiempode tiempo

Power = voltage x corrientePower = voltage x corriente

= V x I= V x I

= Volt x Amp = Volt x Amp

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Power o PotenciaPower o Potencia

Esta se mide en wattsEsta se mide en watts

La mayor parte de la energia se pierde en La mayor parte de la energia se pierde en calor y luzcalor y luz

Un cable convierte la energia electrica en Un cable convierte la energia electrica en energia interna y luego ocurre el flujo de energia interna y luego ocurre el flujo de corriente, el metal del cable se calienta corriente, el metal del cable se calienta debido al calor ohmico debido a la friccion. debido al calor ohmico debido a la friccion.

Este efecto se le conoce como energia Este efecto se le conoce como energia inestableinestable

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PotenciaPotencia

• Unblower de 1875 watts opera con 120 Unblower de 1875 watts opera con 120 voltios. La cantida de corriente seriovoltios. La cantida de corriente serio

I = P / V = 1875 W / 120 v = 15.6 AI = P / V = 1875 W / 120 v = 15.6 A

• Una bateria produce 12 V y una Una bateria produce 12 V y una corriente de 0.5 A, el power seriacorriente de 0.5 A, el power seria

• P = V x I = 12 V x 0.5 P = V x I = 12 V x 0.5

= 6 Watts= 6 Watts

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AC DCAC DC

La corriente electrica de enchufe es diferente La corriente electrica de enchufe es diferente a la de una bateriaa la de una bateria

Baterias suplen corriente DCBaterias suplen corriente DC

Enchufes suplen corriente ACEnchufes suplen corriente AC

En DC el flujo de corriente corre hacia una En DC el flujo de corriente corre hacia una misma direccion, de + a –misma direccion, de + a –

En AC tendremos occilaciones de cargas ya En AC tendremos occilaciones de cargas ya que el flujo suben y bajan periodicamenteque el flujo suben y bajan periodicamente

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ACAC

AC se refiere a la forma en la electricidad es AC se refiere a la forma en la electricidad es enviada a las residencias y comerciosenviada a las residencias y comercios

Su forma usual es senoidal segun la Su forma usual es senoidal segun la ilustracion.ilustracion.

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