Colegio de bachilleres

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Apuntes de Fsica III Pg.1

BLOQUE I. TEORA ELECTROMAGNETICA

Electricidad: ponte al corriente

Qu te hace diferente de una

ampolleta? Estudia la electricidad para dar respuesta a este misterio.

El aire es un mal

conductor de la

electricidad; sin

embargo esto no

impide las fuertes

descargas que ocurren

en las tormentas

elctricas.

Thomas Alva Edison:

expulsado tres veces

del colegio porque su

profesor lo consideraba

La definicin ms bsica de electricidad dice que es "energa". Pero cuando estamos en clase de Fsica la cosa no es tan simple. Aqu te contamos un poco de su historia y funcionamiento.

Por qu no te enciendes como una ampolleta cuando metes un dedo en el enchufe?. No es demasiado lo que tienes que estudiar para comprenderlo. Puede ser ms sencillo de lo que piensas.

La electricidad en la sociedad moderna sigue una ruta que consta bsicamente de tres

pasos: generacin, transmisin y distribucin. En la generacin la clave est en las centrales que pueden ser termoelctricas, hidroelctricas o nucleares, entre otras. En Chile tenemos solamente de los dos primeros tipos, y no han estado exentas de polmica por la construccin de la Central Ralco en el Alto BoBo.

La transmisin, en tanto, se refiere al paso desde la planta generadora a los distintos puntos de interconexin a travs de los cuales la electricidad se distribuye permitiendo que en tu casa o colegio sea posible encender una ampolleta, enchufar el refrigerador o hacer sonar el equipo de msica.

La cronologa de la electridad es antiqusima. Su historia nos remonta a la antigua Grecia dondeTales de Mileto, que habra vivido alrededor del ao 600 antes de Cristo

descubri la electricidad esttica, al darse cuenta que si frotaba el mbar ste poda atraer algunos objetos.

Por mucho tiempo el poder elctrico se mostr a travs de tormentas elctricas, pasaron muchos aos hasta que Thomas Alva Edison, quien muri el 18 de octubre de 1931, prendiera la primera ampolleta. Estudioso y observador, la vida y los inventos de Edison aparecen hoy al lmite de la leyenda. Pero l no fue el nico que dej huellas en la historia de la electricidad. Personajes claves de este importante desarrollo tecnolgico son tambin:

Graham Bell(1847-1922): Sabes cules fueron las primeras palabras dichas por telfono? Las siguientes: "Por favor, venga, seor Watson, le necesito." La invencin del telfono hizo posible las comunicaciones a distancia y en tiempo real, iniciando una verdadera revolucin que continuara tiempo despus con la llegada de internet.

James Watt (1736-1819): El nombre luminoso de este venerable cientfico pervive en

las ampolletas de 75 watts, y tambin en las de 100 watts. Mientras ms watts tiene una ampolleta, ms ilumina. Por eso cuando ests en un examen y te olvidas de Watt,

tu futuro se oscurece. Para que le pusieran su apellido a la unidad de potencia elctrica, algo bueno habr hecho este caballero no?.

Andr Ampere (1775-1836): Aaaaah, el buen Andr dominaba a los 12 aos, toda la matemtica de su tiempo. No trates de imitarlo! Juega a la pelota, s feliz, pero no tampoco bajes el promedio. Estudia los hallazgos de Ampere, un prcer de la historia de la electricidad, que hasta tiene una ley propia: la Ley de Ampere; tema obligado al hablar de la electridad y el magnetismo.

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0314-01/la_elect.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/ElectricidadCronol.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/biografias/TalesdeMileto.htmhttp://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/publicaciones/publi_quepaso/alexa-graham.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/biografias/WattJames.htmhttp://tamarisco.datsi.fi.upm.es/ASIGNATURAS/FFI/apuntes/camposMagneticos/teoria/estacionarios/estacionarios20/estacionarios20.htm

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"retrasado".

Michael Faraday(1791-1867): A diferencia de sus contemporneos, que crean que la electricidad era un fluido que se desplazaba entre los cuerpos, algo as como un lquido

invisible, Faraday pensaba que ms bien era un intercambio de cualidades energticas. T dirs si tena o no tena razn.

Antecedentes histricos de la electricidad. La electricidad proviene del vocablo griegoelektron que significa mbar. El mbar es una resinafsil, transparente, de color amarillo, producidaen tiempos muy remotos por rboles que actualmenteson carbn fsil. Los primeros fenmenos elctricosfueron descritospor el matemtico griegoTales (650-546 a.e.) nacidoen Mileto, regin situada en el Egeo, costa oestede lo que ahora es Turqua. l deca que al frotar elmbar con una piel de gato, sta poda atraer algunoscuerpos ligeros como polvo; cabellos o paja. El fsico alemn Otto de Guericke (1602-1686)construy la primera mquina elctrica, cuyoprincipio de funcionamiento se basaba en el frotamientode una bola de azufre que al girar producachispas elctricas. El holands Pieter vanMusschenbroek (1692-1761) descubri la manerade almacenar carga elctrica al utilizar la llamadabotella de Leyden (figura 1.1), la cual es un condensadorexperimental (dispositivo que sirve paraalmacenar carga elctrica) constituido por una botellade vidrio que acta como aislante o dielctrico,

Figura 1.1 La botella de Leyden es un dispositivo quesirve para almacenar carga elctrica. con dos armaduras consistentes en un forro o revestimiento metlico exterior y un relleno de papelmetlico interior, prolongado elctricamente haciaafuera a travs de una varilla metlica queatraviesa un tapn de corcho. La botella de Leydense carga al sujetar una de sus armaduras y aplicar laotra al conductor de una mquina elctrica. Si una de sus armaduras despus se toca con un conductor, seproduce una chispa que descarga parcialmente labotella. El estadounidense Benjamn Frank1in (1706:1790) observ que cuando un conductor con carganegativa terminaba en punta, los electrones seacumulan en esa regin y, por repulsin, ocasionalmente abandonan dicho extremo, fijndose sobrelas molculas de aire o sobre un conductor cercano con carga positiva (o carente de electrones). De la misma manera, un conductor cargado positivamenteatrae a los electrones por la punta,arrancndolos de las molculas de aire cercanas.Estos fenmenos se producen debido al llamado poderde puntas (figura 1.2).Benjamn

http://www.profesorenlinea.cl/biografias/FaradayMichael.htm

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Franklin propuso aplicar las propiedades antes descritas en la proteccin de edificios mediantela construccin de pararrayos (figura 1.3). Un

Figura 1.2 Poder de puntas. Cuando un conductorelctrico termina en punta, las cargas elctricas seacumulan en esa regin.

Figura 1.3 Benjamn Franklin contribuy en laconstruccin del pararrayos al aplicar en l el fenmenoconocido como poder de puntas. Un pararrayos consta deuna larga barra metlica

terminada en punta, que secoloca en la parte ms alta de las construcciones y pormedio de un cable de cobre

se conecta a una planchametlica enterrada en el suelo.

pararrayos es una larga baIla metlica terminada enpunta que se coloca en la parte ms alta de las construccionesy, por medio de un cable de cobre,

se conecta a una plancha metlica enterrada en el suelohmedo. Charles Coulomb, cientfico francs (1736-1806),estudi las leyes de atraccin y repulsin elctrica.En 1777 invent la balanza de torsin para medirla fuerza de atraccin o de repulsin por mediodel retorcimiento de una fibra fina y rgida a lavez. Para ello, coloc una pequea esfera con cargaelctrica a diferentes distancias de otras, tambincon carga; as logr medida fuerza de atraccin orepulsin de acuerdo con la torsin observada enla balanza. El fsico italiano Alessandro Volta (1745-1827)tambin contribuy de manera notable al estudio dela electricidad. En 1775 invent el electrforo, dispositivoque generaba y almacenaba electricidadesttica. En 1800 explic por qu se produce electricidadcuando dos cuerpos metlicos diferentes seponen en contacto. Aplic su descubrimiento en laelaboracin de la primera pila elctrica del mundo;para ello, combin dos metales distintos con unlquido que serva de conductor.Fue George Ohm, fsico alemn (1789-1854),quien describi la resistencia elctrica de un conductor.En 1827 estableci la ley fundamental delas corrientes elctricas al encontrar una relacinentre la resistencia de un conductor, la diferenciade potencial y la intensidad de corriente elctrica. Michael Faraday, fsico y qumico ingls(1791-1867), demostr que, en un cuerpo electrizadoque se encuentre aislado, las cargas siemprese acumulan en su superficie. Si se trata de una esferahueca, las cargas elctricas se distribuirn uniformementesobre la superficie, pero si la superficiedel conductor tiene la forma de un huevo de gallina,las cargas se agrupan en mayor cantidad en las regionesen donde la superficie tiene mayor curvatura (verfigura 1.2). Si el conductor es de forma cbica, lamayor parte de la carga se localiza en los vrtices oaristas del cubo. Faraday construy una gran cajametlica cubierta que mont sobre soportes aisladoresy despus la carg elctricamente con un generadorelectrosttico (aparato que puede generar cargaselctricas en forma continua) y expres las siguientespalabras: "Me met dentro del cubo y me instal enl, y usando velas encendidas, electrmetros y otraspruebas de estados de electrizacin no pude encontrarla

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mnima influencia sobre ellos... a pesar de quetodo el tiempo el exterior del cubo estaba poderosamentecargado, y salan chispas y descargas dispersasde todos los puntos de su superficie exterior". La caja metlica aislada o jaula