EL ATOMO
El átomo es la unidad
de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus
propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está compuesto por
un núcleo atómico, en el que se
concentra casi toda su masa, rodeado de una nube
de electrones. El núcleo está formado por protones,
con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. Los electrones,
cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.
De protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de
neutrones determina su isótopo.
Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente
neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su
carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion. Los átomos se clasifican de
acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo
MOLECULAS
La mayoría de lo que nos rodea está formada por grupos de átomos unidos que forman conjuntos llamados
moléculas. Los átomos que se encuentra en una molécula se mantienen unidos
debido a que comparten o intercambian electrones.
Las moléculas están hechas de átomos de uno o más
elementos. Algunas moléculas están hechas de un sólo tipo de átomo. Por
ejemplo, dos átomos de oxígeno se unen para formar una molécula de O2, la parte
del aire que necesitamos para
respirar y vivir. Otras moléculas son muy grandes y complejas. Por ejemplo, las
moléculas de proteína contienen cientos de átomos.
Aún las moléculas muy grandes son tan pequeñas que no
seríamos capaces de ver a una molécula de una sustancia. Pero cuando cientos de
moléculas se encuentran juntas, podrían estar en forma de un vaso de agua, el
árbol de un bosque, la pantalla de la computadora; dependiendo del tipo de
moléculas que sean.
CARGA ELECTRICA
la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas
subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que
determinan las interacciones
electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción
entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción
electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la
partícula para intercambiar fotones.
DIFERENCIA DE POTENCIAL
El
voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente
de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las
cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se
establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
CORRIENTE ELECTRICA
La corriente o intensidad eléctrica es
el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material.
Se debe al movimiento de los electrones en
el interior del material. En el Sistema
Internacional de Unidades se
expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica,
puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede
aprovecharse en el electroimán.
El
instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro,
colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
CLASES DE CORRIENTE ELECTRICA:
CORRIENTE CONTINUA: La corriente continua o corriente directa es el flujo continuo
de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección
(es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los
mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continúa con la corriente
constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda
corriente que mantenga siempre la misma polaridad.
También
se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo
sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo
positivo al negativo.
CORRIENTE ALTERNA: Se denomina corriente alterna la corriente
eléctrica en la que la magnitud y
el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna
más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal puesto que se consigue una transmisión
más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan
otras formas de oscilación periódicas,
tales como la triangular o la cuadrada.
Utilizada
genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a
los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también
ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser
la transmisión y recuperación de la información codificada sobre la señal de la
CA.
¿COMO SE GENERA LA ENERGIA?
En general, la generación de energía eléctrica consiste
en transformar alguna clase
de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones
denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones
citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
FUENTES DE
CORRIENTE:
ALTERNA: La
corriente alterna, quiere decir que alterna la posición del positivo y el
negativo. Esta corriente te la encuentras en los enchufes de tu casa.
CONTINUA: Las fuentes de corriente directa. También son llamadas fuentes de
alimentación, son un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones,
prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
MAGNITUDES
FUNDAMENTALES ELECTRICAS:
VOLTAJE El voltaje,
tensión, también diferencia de potencial, se le denomina a la fuerza
electromotriz (FEM) que ejerce una presión o carga en un circuito eléctrico cerrado
sobre los electrones,
completando con esto un circuito eléctrico. Esto da como resultado el flujo de corriente eléctrica.
Cuanto mayor sea la presión ejercida de la fuerza electromotriz sobre los electrones o cargas eléctricas que circulan por
el conductor, en esa medida será el voltaje o tensión que existirá en el circuito.
AMPERAJE: El amperaje no es otra cosa que la fuerza o la potencia en una corriente eléctrica circulando
entre dos puntos, estos son el negativo y el positivo a través de un conductor
o cable eléctrico. La corriente eléctrica circula del negativo hacia el
positivo.
La forma de saber que amperaje circula por una corriente eléctrica es conectado en serie un amperímetro, para esto debe de haber una carga entre el negativo y el positivo, por ejemplo, un receptor de radio, una lavadora de ropa, etc.
El amperaje en un circuito eléctrico se ha comparado con un flujo de agua por un conducto, cuanto más caudal de agua, mayor presión, otro factor que influye es el grosor del conducto. si el conducto es reducido el agua contiene más presión pero su caudal será menor. Si por el contrario, el conducto es mayor, la cantidad de agua será, por lo mismo mayor pero a menor presión. Lo mismo sucede con un conductor eléctrico, si su calibre (grueso) es reducido, la corriente encontrará resistencia u oposición a su paso, si el calibre es mayor, fluirá de forma libre con menor resistencia.
La forma de saber que amperaje circula por una corriente eléctrica es conectado en serie un amperímetro, para esto debe de haber una carga entre el negativo y el positivo, por ejemplo, un receptor de radio, una lavadora de ropa, etc.
El amperaje en un circuito eléctrico se ha comparado con un flujo de agua por un conducto, cuanto más caudal de agua, mayor presión, otro factor que influye es el grosor del conducto. si el conducto es reducido el agua contiene más presión pero su caudal será menor. Si por el contrario, el conducto es mayor, la cantidad de agua será, por lo mismo mayor pero a menor presión. Lo mismo sucede con un conductor eléctrico, si su calibre (grueso) es reducido, la corriente encontrará resistencia u oposición a su paso, si el calibre es mayor, fluirá de forma libre con menor resistencia.
OHMIO: Se define a un ohmio como la
resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor, cuando una
diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos,
produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad de 1 amperio (cuando
no haya fuerza electromotriz en el conductor). Se representa por la letra
griega mayúscula Ω.
También se define como la resistencia
eléctrica que presenta una columna de mercurio de 5,3 cm de altura y
1 mm² de sección transversal a una temperatura de 0 °C. De acuerdo a
la ley de Ohm tenemos que:
TENSION
ELECTRICA
La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también
denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede
definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos
posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.
La
tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente
del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
Si dos
puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea
el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de
menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta
corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de
Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
INTENSIDAD
DE CORRIENTE
La intensidad de
corriente es la cantidad de carga eléctrica que transporta
un conductor por unidad de tiempo.
La
intensidad instantánea I será:
Si la
intensidad permanece constante, utilizando incrementos finitos de tiempo, podemos definirla
como:
Si por el
contrario la intensidad es variable la fórmula anterior nos dará el valor de la
intensidad media en el intervalo de tiempo considerado.
La unidad de intensidad
de corriente en el Sistema Internacional de Unidades es el culombio por segundo: amperio. De esta
denominación procede el nombre del instrumento que
mide la intensidad de corriente en un circuito, el amperímetro.
RESISTENCIA
ELECTRICA
La resistencia eléctrica de un
objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a
la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los
que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
La resistencia de cualquier objeto depende
únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras
que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la
temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una
temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre
la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:
CIRCUITOS
ELECTRICOS
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de
dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los
circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores,
condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de
transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar
su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren
diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.
ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS
ELECTRICOS:
CIRCUITOS EN SERIE: Un circuito en serie es una configuración de conexión en la
que los bornes o terminales de los dispositivos los cuales están unidos para un
solo circuito (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida del
dispositivo uno se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.
Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero
se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.
CIRCUITO EN PARALELO: El circuito eléctrico en paralelo es
una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados
coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común
que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a
ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en
paralelo, gastando así menos energía.
CIRCUITO MIXTO:
Un circuito
mixto es una combinación de varios elementos conectados tanto en paralelo como
en serie, estos pueden colocarse de la manera q sea siempre y cuando se
utilicen los dos diferentes sistemas de elementos, tanto paralelo como en
serie.
Estos
circuitos se pueden reducir resolviendo primero los elementos que se encuentran
en serie y luego los que se encuentran en paralelo, para luego calcular y
reducir un circuito único y puro.
¿QUE ES CONDUCTANCIA?
Se denomina conductancia eléctrica (G) de un conductor, a la inversa de
la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su cuerpo, es decir que la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica.
No debe
confundirse con conducción, que es el mecanismo mediante el cual la carga fluye, o con la conductividad, que es la
conductancia de un material específico.
Este parámetro es
especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy
pequeños, como es el caso de los conductores eléctricos.
¿QUE ES RESISTIBIDAD
La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un material. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω•m).
Su valor describe
el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo
que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de
resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo
indicará que es un buen conductor.
Generalmente la
resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.
LA LEY DE OHM
La ley de Ohm establece
que la intensidad
eléctrica que circula entre dos
puntos de un circuito
eléctrico es directamente
proporcional a la tensión
eléctrica entre dichos puntos,
existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha
constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.
La ecuación
matemática que describe esta relación es:
Donde, I es la corriente que pasa a través del
objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las
terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es la resistencia enohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante,
independientemente de la corriente.1
Esta ley tiene el
nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y
corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que
contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más
compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados
experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.
Esta ley se cumple
para circuitos y tramos de circuitos pasivos que, o bien no tienen cargas inductivas ni capacitivas (únicamente tiene cargas resistivas), o
bien han alcanzado un régimen permanente (véase también «Circuito RLC» y «Régimen transitorio (electrónica)»). También debe tenerse en cuenta que el valor de la resistencia de un
conductor puede ser influido por la temperatura.
SIMBOLOS DE
LA ELECTRICIDAD
FORMULA PARA CALCULAR EL VOLTAJE:
CORRIENTE (LEY DE OHM)
V I = Corriente A
I = ---- V = voltaje V
R R = Resistencia W
V I = Corriente A
I = ---- V = voltaje V
R R = Resistencia W
Voltaje = corriente x voltaje
COMO SE CALCULA LA RESISTENCIA:
la segunda ley de Ohm dice
R = ῥ ( L / s )
ῥ = resistividad del material
L = longitud
s = sección
encontramos el valor de ῥ ( cobre ) = 0.017241 con sección 1 mm², longitud 1 metro
en tu caso la sección vale 3.14 mm² y la longitud 100 m
R = ῥ ( L / s ) ; R = 0.54907 ohm
R = ῥ ( L / s )
ῥ = resistividad del material
L = longitud
s = sección
encontramos el valor de ῥ ( cobre ) = 0.017241 con sección 1 mm², longitud 1 metro
en tu caso la sección vale 3.14 mm² y la longitud 100 m
R = ῥ ( L / s ) ; R = 0.54907 ohm
POTENCIA ELECTRICA
La potencia eléctrica es
la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la
cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento
en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente
eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas
maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor
eléctrico), sonido (altavoz) o procesos
químicos. La electricidad se puede producir mecánica o
químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por
último, se puede almacenar químicamente en baterías.
CONSUMO DE ENERGIA EN EL HOGAR
Como verás,
para calcular el
consumo en watts
de un foco,
basta multiplicar la
Capacidad
del foco (en este caso un foco de 60 watts) por el número de horas que lo
Dejamos
encendido.
60
watts x 1 h=60 Wh, es decir 60watts por hora
Para
saber cuánta energía consumimos al tener encendidos 2 ó más focos, digamos
Que
ambos de 60 watts, también durante 1 hora, serían
2 focos x 60 watts x 1 hora=120 Wh
3 focos x 60 watts x 1 hora=180 Wh
etc.
Ahora
que, si en vez de tener en nuestra casa focos de 60watts, usamos focos de
100
watts y siguiendo el ejemplo de los 3 focos tendríamos que:
3 focos x 100 watts x 1 hora=300 Wh
Como verás el consumo pasó de 180 watts por hora (Wh), a 300 Wh.
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