LA ELECTRICIDAD

Concepto de Electrostática La electrostática es la parte de la física que estudia la electricidad en la materia. Se preocupa de la medida de la carga eléctrica o cantidad de electricidad presente en los cuerpos

Estudia los fenómenos asociados a las cargas eléctricas en reposo

En la Naturaleza dos tipos de cargas, positiva y negativa.

Todo objeto cuyo número de electrones sea distinto al de protones tiene carga eléctrica. Si tiene más electrones que protones la carga es negativa. Si tiene menos electrones que protones, la carga es positiva.

La cantidad más pequeña de carga que puede existir es el electrón (misma carga que el protón, pero de signo contrario).

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado. Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro

Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen.

Conductores y AislantesConductores son los que llevan la electricidad y la dejan pasar por

ellos. Los átomos de las sustancias conductoras poseen electrones externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga una gran movilidad, tal es el caso de los metales.

Aislantes al contrario son los que no dejan pasar la electricidad y aíslan la electricidad. En las sustancias aislantes, los núcleos atómicos retienen con fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.

Los semiconductores pueden alterar sus propiedades conductoras con cierta facilidad mejorando prodigiosamente su conductividad, ya sea con pequeños cambios.

A temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos metales adquieren una conductividad infinita, es decir, la resistencia al flujo de cargas se hace cero, esos son los superconductores. Una vez que se establece una corriente eléctrica en un superconductor, los electrones fluyen por tiempo indefinido.

La fuerza que mantiene unidos a los protones y neutrones en el núcleo del átomo se denomina Fuerza Nuclear Fuerte.

La fuerza que mantiene a los electrones girando en torno al núcleo del átomo se denomina Fuerza Eléctrica o Fuerza Electromagnética.

Estas fuerzas pertenecen a las cuatro Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza

Carga por Fricción

La fricción como ya se sabe, trae muchas cosas por descubrir una de ellas es la transferencia de electrones de un material a otro, nos podemos dar cuenta de esto cuando nos peinamos o al frotar una regla.

Hay materiales que mediante la fricción quedan electrizados durante un tiempo, y esto es por la transferencia de electrones de un cuerpo a otro.

Carga por Contacto Se puede transferir electrones de un material a otro por simple contacto.

Si el objeto es buen conductor la carga se distribuye en toda su superficie porque las cargas iguales se repelen entre sí.

Si se trata de un mal conductor puede ser necesario tocar con la barra varias partes del objeto para obtener una distribución de carga más o menos uniforme.

Carga por Inducción Si acercamos un objeto con carga a una superficie conductora, aún sin contacto físico los electrones se mueven en la superficie conductora.

La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Cuando permitimos que las cargas salgan de un conductor por contacto, decimos que lo estamos poniendo a tierra.

Carga por Inducción

Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga por inducción. La parte inferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga positiva en la superficie terrestre.

Carga por Inducción

-- ++

+

-

+++

+--

--

--

+++

+

Polarización de la Carga

Por inducción un lado del átomo o molécula se hace ligeramente más positivo o negativo que el lado opuesto, por lo que decimos que el átomo está eléctricamente polarizado.

Si se acerca un objeto negativo los objetos que van a ser atraídos van a mandar los electrones al otro extremo mientras que los positivos van a estar más pegados al objeto.

Se presenta el fenómeno de polarización cuando trozos de papel neutros son atraídos por un objeto cargado o cuando se coloca un globo cargado en una pared.

Polarización de la Carga

Corriente Eléctrica Cuando las cargas eléctricas se mueven en una misma dirección se genera la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es la que permite el funcionamiento de los aparatos eléctricos. El estudio de las cargas en movimiento se llama electrodinámica.

I = Q t

Donde: Q= carga eléctrica expresada en coulombs (C)t= tiempo expresado en segundos (s)I= intensidad de corriente eléctrica (A)

Corriente eléctrica continua y corriente alterna

Corriente continua: circulación neta de electrones se realiza en un solo sentido.

Corriente alterna: la circulación neta de electrones cambia de sentido en forma alternada.

El VoltajeSe puede entender como la capacidad de carga eléctrica para moverse en presencia de una fuerza eléctrica. Se dice que el voltaje es la energía por unidad de carga. En los enchufes de nuestra casa es posible encontrar un voltaje alterno efectivo de 220 V.

Resistencia Eléctrica Si comparamos el flujo de carga eléctrica al interior de un alambre con el flujo de agua al interior de una tubería, podemos entender la resistencia eléctrica del alambre como un obstáculo dentro de la tubería que dificulta el flujo de agua. La resistencia depende de varios factores. Entre ellos la resistividad propia de cada material, también depende del largo y del grosor del cable.

Resistencia Eléctrica Para calcular la resistencia eléctrica

R= ℓ L A

Donde:

ℓ= resistividad del material (Ωm)L= largo del conductor (m)A= área sección transversal del conductor (m2)

Ley de OhmEn un conductor metálico a temperatura constante, el valor de la resistencia es constante sea cual sea la intensidad de corriente que lo atraviesa y la diferencia de potencial (voltaje) que existe entre sus extremos.

R= V I

Donde:V= voltaje , diferencia de potencial (V)I= intensidad de corriente eléctrica (A)R= resistencia eléctrica (Ω)

Establece que la Intensidad (I) de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) aplicada e inversamente proporcional a la resistencia (R) del mismo.