Introduccion a la FísicaIntroduccion a la Física

Chapter 7Electricidad

ElectricidadElectricidad

Proviene de la palabra electrón que significa Proviene de la palabra electrón que significa en griego “Ambar”, pues en la antiguedad en griego “Ambar”, pues en la antiguedad este al frotarse atrae particulaseste al frotarse atrae particulas

La atracción esta dada por carga eléctricaLa atracción esta dada por carga eléctrica

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 determinó una Benjamin Franklin determinó una característica adicional a la masa en la característica adicional a la masa en la materia la cual llamo carga eléctricamateria la cual llamo carga eléctrica

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Tro's Introductory Chemistry, Chapter 9Tro's Introductory Chemistry, Chapter 9 33

Carga EléctricaCarga Eléctrica

Es una propiedad física de la materia o Es una propiedad física de la materia o partículas partículas

Responsables del fenómeno electrónico y Responsables del fenómeno electrónico y magnéticomagnético

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

La electricidad esta basada solamente por La electricidad esta basada solamente por las partículas sub atómicaslas partículas sub atómicas– Protones y electronesProtones y electrones– Las cargas eléctricas se clasifican en positivo y Las cargas eléctricas se clasifican en positivo y

negativonegativo

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

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

El neutrón no tiene carga pero esta en el nucleo El neutrón no tiene carga pero esta en el nucleo para estabilizar el átomopara estabilizar el átomo

Normalmente el átomo contiene el mismo numero Normalmente el átomo 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

Interacciones químicas o físicas causan ganancia Interacciones químicas o físicas causan ganancia o pérdida de electrones creando del átomo un ion o pérdida de electrones creando del átomo un ion pos o negpos o neg

Ganancia = neg perdida = posGanancia = neg perdida = pos

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Fuerza ElectrostáticasFuerza Electrostáticas

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 atracción entre dos Esta ley dice que la atracción entre dos objetos cargados eléctricamente es objetos cargados eléctricamente 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

dd22

• Si F es pos ambas cargas son iguales y Si F es pos ambas cargas son iguales y ocurre repulsiónocurre repulsión

• Si F es neg ambas cargas son diferentes y Si F es neg ambas cargas son diferentes y ocurre atracciónocurre atracción

• El espacio alrededor de un objeto cargado se El espacio alrededor de un objeto cargado se le conoce como campo eléctricole conoce como campo eléctrico

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Corriente eléctricaCorriente eléctrica

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 símbolo es ICorriente se mide en amperes (A) y su símbolo 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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Tro's Introductory Chemistry, Chapter 9Tro's Introductory Chemistry, Chapter 9 1111

ConductorConductor

Es aquella substancia que permite el flujo de Es aquella substancia que permite el flujo de cargas eléctricas atravez de toda su cargas eléctricas 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 poséen la propiedad de conducir la también poséen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (eg. el agua de mar) y soluciones salinas (eg. 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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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 eléctrico un dispositivo o artefacto eléctrico ( 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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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.

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 voltímetro y está El voltaje se mide con un voltímetro y está 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 dependerá de la resistencia y un conductor dependerá de la resistencia y el voltaje, a esta relación se le conoce como el voltaje, a esta relación 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 ΩΩ1818

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 eléctrica, los voltages el flujo de corriente eléctrica, 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 Energía en la Potencia y Energía en la Corriente EléctricaCorriente Eléctrica

Power Output o Potencia de salida, es la razón Power Output o Potencia de salida, es la razón en la cual la energía se envía al circuitoen la cual la energía se envía 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 energía expedida por unidad Es la cantidad de energía 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 energía se pierde en La mayor parte de la energía se pierde en calor y luzcalor y luz

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

Este efecto se le conoce como energía Este efecto se le conoce como energía inestableinestable

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PotenciaPotencia

• Un blower de 1875 watts opera con 120 Un blower 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 batería produce 12 V y una Una batería produce 12 V y una corriente de 0.5 A, el power seríacorriente de 0.5 A, el power sería

• 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 eléctrica de enchufe es diferente La corriente eléctrica de enchufe es diferente a la de una bateríaa la de una batería

Baterías suplen corriente DCBaterías 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 dirección, de misma dirección, de ++ a a ––

En AC tendremos occilaciones de cargas ya En AC tendremos occilaciones de cargas ya que el flujo sube y bajan periodicamenteque el flujo sube 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 según la Su forma usual es senoidal según la ilustración.ilustración.

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