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LA ELECTRICID AD ¿QUÉ ES? ¿ES SÓLIDA O LÍQUIDA? ¿SE PODRA TOCAR? ¿PESA MUCHO? ¿DE DONDE VIENE? ¿A DÓNDE VA? ¿POR DONDE CIRCULA? ¿QUÉ EFECTOS PRODUCE? ¿SEGUIRA.

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1 LA ELECTRICID AD ¿QUÉ ES? ¿ES SÓLIDA O LÍQUIDA? ¿SE PODRA TOCAR? ¿PESA MUCHO? ¿DE DONDE VIENE? ¿A DÓNDE VA? ¿POR DONDE CIRCULA? ¿QUÉ EFECTOS PRODUCE? ¿SEGUIRA ALGUNA LEY?

2 Conjunto de fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas, tanto en reposo como en movimiento ELECTRICIDA D La palabra electricidad deriva de la palabra griega "electron ", que significa ámbar amarillo. El ámbar permitió descubrir a los antiguos griegos las extrañas fuerzas de atracción y de repulsión que se producen cuando un trozo del mismo es frotado con un paño. Pero ignoraban las causas de tales fuerzas. Posteriormente (en el siglo XVIII) se descubrió que cuando el vidrio es frotado con un paño originaba fuerzas similares a las del ámbar. Pero el vidrio atraía a los objetos que el ámbar repelía y viceversa.

3 Con esto se llegó a la conclusión de que existían dos tipos de electricidad de características opuestas. Franklin introdujo los términos positivo (+) y negativo (-) para distinguir estos dos tipos de electricidad. electricidad positiva: la que presenta un cuerpo que se comporta como el vidrio que ha sido frotado con un paño de seda electricidad negativa: la que posee un cuerpo cuyo comportamiento es el mismo que el del ámbar frotado con una piel de gato.

4 Actualmente la electricidad se atribuye a una propiedad de la materia que se llama "carga eléctrica". La carga eléctrica es una propiedad de la materia que: * Se manifiesta mediante las fuerzas eléctricas * Presenta dos aspectos, arbitrariamente llamados carga positiva y carga negativa, de modo que cargas del mismo tipo se repelen y cargas de distinto tipo se atraen * Se conserva en todo sistema aislado (ni aumenta ni disminuye) * Está cuantizada, lo que quiere decir que sus variaciones no ocurren de forma continua sino en porciones múltiplo de una cantidad elemental ¿Dónde está la carga eléctrica? Pero: ¿Dónde está la carga eléctrica?

5 La materia que nos envuelve está constituida por moléculas. Las moléculas están a su vez constituidas por átomos. Los átomos, a su vez, contienen otras partículas mas pequeñas. Se han encontrado tres tipos de partículas especialmente importantes en el interior del átomo: * El ELECTRÓN : * El ELECTRÓN :que tiene carga negativa y una masa muy pequeña (Hacen falta electrones para tener la masa de 1 gramo) * El PROTÓN : * El PROTÓN : con carga positiva y una masa casi 2000 veces mayor que la del electrón *El NEUTRÓN : *El NEUTRÓN : con una masa prácticamente igual a la del protón y sin carga eléctrica

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7 En cuanto a la distribución de estas partículas en el átomo se sabe que dentro del mismo hay una zona central muy compacta (núcleo) y una especie de corteza externa situada a gran distancia. Entre el núcleo y la corteza el átomo está vacío. En el núcleo están colocados los protones y los neutrones y los electrones están en la corteza exterior moviéndose alrededor del núcleo. Como el átomo es neutro (no manifiesta propiedades eléctricas ), ello significa que el número de electrones que hay en la corteza es el mismo que el número de protones que contiene el núcleo. Las dimensiones de la parte central y el espesor de la corteza son mínimas y casi insignificantes en comparación con el tamaño del átomo.

8 Actualmente, la electricidad es considerada como un fenómeno ligado al carácter electrónico de la materia y a la actuación de los electrones del átomo: Un cuerpo tiene carga positiva (+) cuando presenta un defecto de electrones en su estructura atómica (cuando ha PERDIDO electrones ) Un cuerpo tiene carga negativa (-) cuando tiene un exceso de electrones en su estructura atómica (cuando ha GANADO electrones ) Cuando un electrón se libera y se aleja de un átomo, se convierte en un electrón libre. Algunos electrones de los átomos de los metales están tan ligeramente unidos al núcleo que pueden trasladarse fácilmente de átomo en átomo. Una mínima fuerza determina su desplazamiento y el intercambio de electrones libres.

9 Desde el punto de vista eléctrico, los materiales pueden dividirse en dos grandes tipos: CONDUCTORES : aquellos materiales que tienen gran cantidad de electrones libres y, por ello, dejan pasar la corriente a su través. Ejemplo de conductores son todos los metales AISLANTES : aquellos materiales cuya estructura atómica impide prácticamente todo movimiento de electrones de átomo en átomo y que, por tanto, tienen pocos electrones libres. Ejemplos de este tipo de materiales son la madera, el vidrio, la porcelana, etc. También existen algunos materiales que están a mitad de camino entre los buenos conductores y los buenos aislantes y poseen algunas características de ambos. Estos materiales se llaman semiconductores y tienen una gran importancia técnica pues son la base de la fabricación de la mayor parte de los dispositivos electrónicos actuales.

10 Los electrones libres que hay en un conductor se mueven constantemente y cambian su posición según un sistema " vibratorio" y en todas las direcciones. Si una fuente de energía adecuada se conecta a los extremos de un conductor, los electrones libres comienzan instantáneamente a moverse a lo largo del conductor en una sola dirección y se origina la corriente eléctrica. Para conseguir que una corriente eléctrica circule por un conductor (que los electrones se muevan) se necesita "algo" que provoque el movimiento de los electrones. Ese "algo" es la diferencia de potencial, también llamada tensión o voltaje. La unidad de medida de la tensión o voltaje se llama voltio (V) y se mide con un aparato llamado voltímetro.

11 El dispositivo capaz de impulsar a los electrones y originar así corriente eléctrica se llama "generador " Los generadores eléctricos son máquinas que producen energía eléctrica a partir de algún otro tipo de energía. Y lo que deben hacer es trasladar los electrones desde el final del circuito hasta nuevamente al principio del mismo El punto por donde salen los electrones de un generador se llama "polo negativo " (-) y el punto por donde entran se llama "polo positivo " (+). Sin embargo decimos que la corriente eléctrica circula del polo (+) al polo (-).

12 Cuando por un conductor circula la carga de un culombio en un segundo, decimos que la intensidad de la corriente eléctrica es de un amperio. El amperio es la unidad de medida de la intensidad. Para medir la intensidad de la corriente eléctrica se emplea un aparato llamado amperímetro. La intensidad de la corriente y la tensión o voltaje son dos magnitudes fundamentales en el estudio de la corriente eléctrica

13 Existen dos tipos de corriente eléctrica: Cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido decimos que existe una CORRIENTE CONTINUA. Cuando los electrones cambian de sentido de movimiento varias veces por segundo decimos que existe una CORRIENTE ALTERNA. La principal ventaja de la corriente alterna sobre la continua es que se puede aumentar o disminuir fácilmente su tensión mediante un aparato llamado transformador.

14 Si la energía utilizada por un generador para producir corriente eléctrica es de tipo mecánico el generador recibe el nombre de: ** ALTERNADOR: cuando produce corriente alterna **DINAMO: cuando produce corriente continua Si la energía utilizada por un generador para producir corriente eléctrica es química el generador origina corriente continua y recibe el nombre de: **PILA: cuando no es recargable **BATERÍA: cuando se puede recargar muchas veces Este procedimiento es el utilizado a escala industrial para producir corriente eléctrica

15 Una pila voltaica aprovecha la electricidad de una reacción química espontánea para encender una bombilla. Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos. El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una corriente eléctrica.

16 Los átomos son neutros y, por ello, la electricidad que esconden interiormente no es aprovechable. Para separar electrones de un átomo y crear así carga eléctrica e, incluso, producir corriente eléctrica, es necesario darles una energía y las formas mas fáciles de conseguirlo son:.- Por frotamiento de dos materiales diferentes entre sí..- Por medio de reacciones químicas.- Por la acción de la luz sobre ciertos materiales.- Por magnetismo: cuando se mueve una espira entre los polos de un imán. Es el método mas usado a escala industrial..- Por presión, con los materiales llamados piezoeléctricos.- Por calentamiento (en los termopares)

17 Cuando los electrones deben recorrer un determinado circuito eléctrico encuentran dificultades para circular. A estas dificultades se las llama resistencias. La resistencia de un conductor depende de: ** El material con que esté construido ** Su longitud (cuanto mas largo, mayor resistencia) ** La sección que tenga (cuanto mas grueso, menos resistencia) ** La temperatura (generalmente, a mas temperatura, mas resistencia) La unidad de medida de la resistencia se llama ohmio ( ).

18 ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS La resistencia equivalente de una combinación de resistencias es el valor de una única resistencia que, reemplazada por la combinación, produce el mismo efecto externo. V: ddp entre los extremos de la asociación I : corriente a través de la combinación Asociación en serieAsociación en paralelo

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21 Materiales óhmicosMateriales no óhmicos La resistencia no depende de la caída de potencial ni de la intensidad. La resistencia depende de la corriente, siendo proporcional a I.

22 Resistividad: Expresa la relación entre la resistencia de un conductor y su tamaño. Unidades de :.m Conductividad: Es la inversa de la resistividad : coeficiente de temperatura de la resistividad.

23 En el siglo XIX, un físico alemán, George Simon Ohm, demostró experimentalmente que existe una relación entre la intensidad de la corriente, la tensión y la resistencia. Esta ley se conoce con el nombre de Ley de Ohm.

24 RESISTENCIA Y LEY DE OHM El campo eléctrico está dirigido de las regiones de mayor potencial a las de menor potencial. Resistencia eléctrica: Es una medida de la oposición que ejerce un material al flujo de carga a través de él. Unidad: Ohmio 1 =1V/A Ley de Ohm

25 Los circuitos eléctricos contienen esencialmente unos elementos básicos: * El generador que pone en movimiento los electrones * El interruptor que permite iniciar o cortar la corriente * Algún elemento donde se consume la energía eléctrica (bombilla, motor, etc) * Los hilos conductores que unen el generador con los elementos de consumo. Para representar los elementos de un circuito se utilizan unos símbolos universalmente aceptados. Los mas elementales son

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28 Aunque no se puede ver el paso de corriente eléctrica por un conductor, si se pueden observar algunos de los efectos que dicho paso ocasiona: 1) Efectos magnéticos : Cuando la corriente eléctrica pasa por un conductor se comporta como un imán 2) Efectos térmicos : Cuando la corriente eléctrica pasa por un conductor desprende calor 3) Efectos luminosos : Cuando la corriente eléctrica pasa a través de un conductor, el calor desprendido puede originar luz y también se puede originar luz cuando la corriente pasa a través de gases 4) Efectos químicos : Ciertas sustancias cuando están disueltas en agua pueden sufrir una descomposición como consecuencia del paso de corriente eléctrica a través de la disolución. El proceso recibe el nombre de electrólisis. 5) Efectos biológicos : El paso de corriente eléctrica a través de los seres vivos puede ocasionarles efectos muy diversos, tales como calentamiento (quemaduras), coagulaciones, fibrilación, etc.

29 El aprovechamiento de la energía eléctrica en la práctica exige montar grandes redes de distribución que resumidamente son como se indica en el esquema siguiente.


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