Profesor: José Manuel Retamal Morales Electricidad Profesor: José Manuel Retamal Morales

1. Carga eléctrica 1.1 Los átomos El átomo es la unidad básica de la materia Está compuesto, básicamente, por tres tipos de partículas: protones, electrones y neutrones. Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo, los electrones giran a su alrededor. Protón Neutrón Electrones masa p+ ≈ 1840 masa e- Los protones y neutrones poseen una masa aproximadamente igual. En cambio, la masa del protón es alrededor de 1840 veces mayor que la del electrón.

1. Carga eléctrica 1.2 Carga eléctrica carga p+ > 0 carga e- < 0 La carga eléctrica es una propiedad de la materia. Los electrones poseen carga negativa y los protones poseen carga positiva. Los neutrones no poseen carga eléctrica. El protón posee igual cantidad de carga que el electrón, pero de signo contrario. carga p+ > 0 carga e- < 0 carga p+ = ― carga e-

1. Carga eléctrica 1.3 Electrones libres Algunos electrones pueden, bajo ciertas condiciones, “saltar” desde su órbita a la órbita de otro átomo cercano. Estos electrones son llamados “electrones libres” o electrones de conducción. Entre un átomo y otro solo se pueden transferir electrones; no es posible mover neutrones ni protones. La mayoría de los átomos, en menor o mayor medida, poseen electrones libres.

1. Carga eléctrica 1.4 Cuerpos cargados Un átomo se encuentra eléctricamente cargado si su número de electrones es distinto al número de protones. Cuando un átomo posee igual número de protones que electrones se dice que se encuentra neutro. En estas condiciones, la suma total de sus cargas, la carga neta, es cero.

1. Carga eléctrica 1.4 Cuerpos cargados Cuando un átomo posee un mayor número de electrones que protones se dice que se encuentra con carga eléctrica negativa. En estas condiciones, la suma total de sus cargas es menor que cero. Cuando un átomo posee un menor número de electrones que protones se dice que se encuentra con carga eléctrica positiva. En estas condiciones, su carga neta es mayor que cero.

1. Carga eléctrica 1.4 Cuerpos cargados Si logramos cargar eléctricamente los átomos de un cuerpo, entonces habremos cargado eléctricamente dicho cuerpo.

1. Carga eléctrica 1.5 Materiales conductores y aislantes Según su comportamiento respecto del transporte de cargas eléctricas, los materiales pueden ser clasificados en dos grandes grupos: conductores y aislantes. Un material conductor es aquel que, al recibir cargas eléctricas, es capaz de distribuirlas a través de todo el material. Por ejemplo, los metales son buenos conductores eléctricos. Un material aislante o “dieléctrico” es aquel que, aunque puede recibir cargas, no tiene la capacidad de distribuirlas a través del material, quedando estas aisladas en la zona en que fueron recibidas. La madera seca y el PVC son buenos aislantes eléctricos.

2. Leyes de los cuerpos cargados 2.1 Ley de los signos Cargas del mismo signo se repelen, y cargas de signos distintos se atraen. Esto significa que: Los protones se repelen entre si: Los electrones se repelen entre si: Los protones y electrones se atraen:

2. Leyes de los cuerpos cargados 2.2 Conservación de la carga fundamental Un cuerpo solo puede recibir o ceder una cantidad de carga correspondiente a un número entero de electrones. Los electrones siempre se transportan “enteros” La mínima carga permitida en la naturaleza es aquella que posee el electrón; es la “carga fundamental”. No se puede “partir” un electrón para traspasar un pedacito a otro átomo. Durante un proceso de carga, los cuerpos solo pueden ceder o recibir un número entero de electrones.

3. Métodos de carga 3.1 Carga por frotamiento Los métodos de carga son tres procedimientos mediante los cuales podemos cargar eléctricamente un cuerpo: - Frotación - Contacto Inducción Carga por frotamiento o frotación. Condiciones iniciales: Dos cuerpos, de distinto material e inicialmente neutros, se frotan traspasando uno de ellos electrones (cargas) al otro. Condición final: Ambos cuerpos terminan con igual cantidad de carga, pero de signo opuesto.

3. Métodos de carga e- A B qA= + A qB= + B QA=0 A QB= + B 3.2 Carga por contacto 2) Carga por contacto Condiciones iniciales: Dos cuerpos, uno neutro y otro cargado, se ponen en contacto y luego se separan. Condición final: Uno de los cuerpos cede electrones al otro, terminando ambos con carga del mismo signo. El signo con que terminan ambos cuerpos es el signo de la carga del cuerpo inicialmente cargado. e- A B + + qA= + A qB= + B QA=0 A + QB= + B

3. Métodos de carga 3.3 Carga por inducción 3) Carga por inducción Condiciones iniciales: Dos cuerpos, uno neutro (llamado inducido) y otro cargado (llamado inductor) se acercan sin tocarse. Condición final: Durante el proceso el cuerpo inducido se polariza; sin embargo, permanece en estado neutro Cuerpo inducido (neutro) El cuerpo inducido se polariza Cuerpo inductor (cargado) Al polarizarse, el cuerpo inducido puede ser eléctricamente cargado si es “conectado a tierra”. Durante la polarización los cuerpos (inductor e inducido) experimentan atracción. El cuerpo inducido se cargará con carga de signo opuesto a la del cuerpo inductor.

La adquieren los cuerpos Síntesis de la clase De ≠ signo: se atraen Partículas cargadas De = signo: se repelen Positiva CARGA ELÉCTRICA Propiedad de la materia Es una Puede ser Negativa La adquieren los cuerpos Mediante los que poseen Métodos de carga Carga negativa Exceso de electrones Déficit de electrones Carga positiva Frotamiento Contacto Inducción

Los electrones transportan 1. Ley de Ohm 1.1 Intensidad de corriente eléctrica Una corriente eléctrica es un flujo de electrones que circulan a través de un material conductor. Se define también como el transporte de carga eléctrica de un punto a otro. Una corriente eléctrica es un flujo de electrones que circulan a través de un material conductor. Se define también como el transporte de carga eléctrica de un punto a otro. Los electrones transportan carga eléctrica Área de la sección transversal Para medir o cuantificar una corriente eléctrica se utiliza el concepto de “intensidad de corriente eléctrica”. Esta magnitud se define como la carga total que circula a través de la sección transversal de un conductor, por unidad de tiempo. Se simboliza por “i”. Unidades de intensidad de corriente:

1. Ley de Ohm 1.2 Voltaje El voltaje es la energía necesaria para que cada carga pueda moverse a través de un conductor. También es llamado tensión, fuerza electromotriz o diferencia de potencial, y puede ser generado por una pila, batería o un alternador. Se simboliza por V y su unidad de medida es el [volt] = [V].

1. Ley de Ohm 1.3 Tipos de corriente Dependiendo de la fuente que la genere, la corriente eléctrica puede ser de dos tipos: continua o alterna. La corriente continua es aquella en que el flujo de cargas recorre el conductor continuamente, siempre en un mismo sentido. Este tipo de corriente es generada por pilas y baterías. I t

1. Ley de Ohm 1.3 Tipos de corriente La corriente alterna es aquella en que el flujo de cargas se mueve alternadamente dentro del conductor, desplazándose en un sentido y luego en sentido opuesto, muchas veces por segundo. Este tipo de corriente es generada por una máquina denominada alternador. I t Grupo de cargas dentro del conductor

1. Ley de Ohm e- 1.4 Resistencia eléctrica La resistencia eléctrica es la oposición natural que presentan todos los materiales, en mayor o menor medida, al paso de una corriente eléctrica. Se simboliza por “R” y su unidad es el [ohm] = [Ω]. Movimiento de las cargas en el interior de un material conductor ¿Por qué se produce? e-

1. Ley de Ohm 1.5 Ley de Ohm La intensidad de la corriente, el voltaje y la resistencia eléctrica se relacionan mediante la ley de Ohm. Esta expresa que V R i

2. Circuitos de corriente continua 2.1 Circuito eléctrico Es la asociación de elementos conductores que hace posible la circulación de una corriente eléctrica. En todo circuito eléctrico los consumos o resistencias son elementos que transforman la energía eléctrica en algún otro tipo de energía. Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: conductor, fuente de energía, y uno o más consumos o resistencias. Consumo Conductor Fuente de energía Simbología Consumo o resistencia + - Fuente de energía Corriente

2. Circuitos de corriente continua 2.1 Circuito eléctrico Existen tres maneras de conectar resistencias en un circuito: en serie, en paralelo y en forma mixta. Dependiendo del tipo de conexión que presenten las resistencias será el comportamiento de la corriente y el voltaje en el circuito. Circuito en paralelo Circuito en serie Circuito mixto

2. Circuitos de corriente continua 2.2 Circuito en serie En un circuito en serie las resistencias se conectan en forma sucesiva, de manera que en el camino entre una resistencia y la fuente de alimentación siempre hay otra resistencia que se interpone. Esquemáticamente: V3 Vtotal + - R1 R2 R3 itotal i3 i2 V2 i1 V1

2. Circuitos de corriente continua 2.3 Circuito en paralelo Cuando las resistencias están dispuestas de tal forma que ninguna se interpone en el camino de otra para llegar a la fuente, se dice que se encuentran conectadas en paralelo. + - R3 R2 R1 Esquemáticamente: itotal Vtotal V1 V2 V3 i1 i2 i3

Síntesis de la clase Ley de Ohm CIRCUITOS ELÉCTRICOS Energía eléctrica Se rigen por la Ley de Ohm CIRCUITOS ELÉCTRICOS Transforman Energía eléctrica en Otros tipos de energía Pueden ser Serie Mixto Paralelo