La electricidad
miércoles, 29 de octubre de 2008
martes, 28 de octubre de 2008
Actividades
A-1. Dibuja, utilizando los símbolos correspondientes, un circuito que contenga al menos cinco elementos.
A-2. Dibuja las líneas del campo eléctrico creado por:
A-3. Cuestiones:
A-4. Muchos científicos han estado relacionados con el estudio de la electricidad. Investiga sobre los siguientes y mediante un breve resumen destaca qué aportó a este tema cada uno de ellos: Michael Faraday, Charles A. Coulomb, William Gilbert, Georg S. Ohm, Benjamin Franklin.
A-2. Dibuja las líneas del campo eléctrico creado por:
- una carga positiva
- una carga negativa
- dos cargas positivas próximas entre sí
- una carga positiva y otra negativa próximas entre sí.
A-3. Cuestiones:
- ¿Qué sucederá si tocamos la esfera de un electroscopio con plástico y después lo retiramos?
- Si, una vez retirado el plástico con el que hemos tocado el electroscopio, acercamos una barra de vidrio cargada, ¿qué sucederá?
- Si el electroscopio tiene laminillas separadas, porque lo hemos "cargado", ¿qué sucederá si tocamos la esferita con la mano?
A-4. Muchos científicos han estado relacionados con el estudio de la electricidad. Investiga sobre los siguientes y mediante un breve resumen destaca qué aportó a este tema cada uno de ellos: Michael Faraday, Charles A. Coulomb, William Gilbert, Georg S. Ohm, Benjamin Franklin.
Atracciones y repulsiones
La varilla tiene carga eléctrica negativa, la bola tiene carga eléctrica positiva. Acerca la varilla a la esfera y observa lo que ocurre.
Las dos esferas tienen carga eléctrica positiva. Acerca el soporte de la derecha al de la izquierda y observa lo que ocurre.
Mira ahora cargas eléctricas
sábado, 25 de octubre de 2008
viernes, 24 de octubre de 2008
La naturaleza eléctrica de la materia
Muchos fenómenos muestran la relación entre la constitución de la materia y la electricidad:
- Algunos cuerpos al ser frotados adquieren carga eléctrica.
- La corriente eléctrica descompone algunas sustancias en otras más simples (electrólisis).
A partir de estas evidencias se empezó a estudiar la naturaleza eléctrica de la materia. La primera partícula que se descubrió fue el electrón. En 1897, el físico J. J. Thomson (1856-1940) demostró con experiencias basadas en tubos de vidrio y grandes descargas eléctricas, la emisión de partículas cargadas negativamente. A los constituyentes de estas partículas se les denominó electrones.
Esta partícula, de masa tan pequeña que se considera despreciable y carga eléctrica negativa, permitió explicar el comportamiento eléctrico de la materia que, curiosamente, ya habían postulado los griegos dos mil años antes.
Por tanto, había que revisar el modelo de átomo indivisible de Dalton. Si el átomo no era indivisible: ¿cómo era «por dentro»? Si el átomo era eléctricamente neutro y en su interior había cargas negativas, tendría que haber también cargas positivas para neutralizarlas.
Así, en 1911, Ernest Rutherford (1871-1937) descubrió la partícula positiva constituyente de la materia. Se la llamó protón. Su masa era dos mil veces la del electrón y tenía exactamente la misma carga, pero de signo positivo.
Podemos concluir que: la materia está constituida por átomos. A su vez, los átomos están formados por electrones y protones. Además, en igual cantidad, para que el átomo sea neutro.
Ahora bien, dado que los electrones tienen masa despreciable, solo con los protones no se consigue toda la masa atómica. ¿De dónde procede, por tanto, el resto de la masa del átomo? Se hace necesaria la existencia de otra partícula subatómica. En 1932, Chadwick descubrió el neutrón, una partícula con masa apreciable y sin carga eléctrica.
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Carga eléctrica
La materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica.
Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos.
- Los protones tienen carga eléctrica positiva.
- Los electrones tienen carga eléctrica negativa.
- Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa.
- Cuando los átomos pierden electrones, entonces el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.
En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el culombio (C), que equivale a la carga eléctrica de unos seis trillones de electrones. 1 C = 6,24 · 1018 electrones.
Otra unidad muy usada es el microculombio (μC): 1 μC = 10-6 C.
Por tanto, la carga del electrón, en culombios, será: qe = -1,602 · 10-19 C, y se considera que es una carga de tipo negativo.
La carga de un protón tiene el mismo valor, pero es de signo opuesto: +1,602 · 10-19 C.
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La ley de Coulomb
Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas Q1 y Q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb
Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.
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Campo eléctrico
El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella. La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido.Sigue en Electroscopio
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Electroscopio
Es un Dispositivo que sirve para detectar y medir la carga eléctrica de un objeto. Los electroscopios han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos mucho más precisos, pero todavía se utilizan para hacer demostraciones. El electroscopio más sencillo está compuesto por dos conductores ligeros suspendidos en un contenedor de vidrio u otro material aislante.Sigue en Corriente eléctrica y circuitos
Corriente eléctrica y circuitos
Cuando una carga se coloca en las inmediaciones de otras cargas, sufre una fuerza que puede desplazarla de su posición. El movimiento ordenado de las cargas genera una corriente eléctrica.
Las cargas eléctricas pueden desplazarse de un cuerpo a otro (por ejemplo, por frotamiento). La corriente eléctrica consiste en el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas, normalmente electrones.
Para que se produzca una corriente se necesitan:
- Por una parte, cargas que puedan moverse. Estas cargas pueden ser electrones o cualquier otra especie con carga; por ejemplo, los iones, tanto positivos como negativos, originan corrientes eléctricas.
- Sustancias conductoras por donde puedan desplazarse las cargas móviles. Los conductores pueden ser sólidos, líquidos o gases.
- Y, finalmente, generadores, dispositivos que, manteniendo el desequilibrio de cargas y aportando la energía necesaria, consiguen el movimiento de dichas cargas. Son generadores las máquinas que existen en las centrales eléctricas, las dinamos que dan luz a una bicicleta o las pilas que permiten el funcionamiento de una linterna.
Si falta alguno de estos elementos, la corriente eléctrica no podrá mantenerse en un circuito. Así, cuando una pila se agota, ya no es capaz de transportar los electrones desde el borne positivo al borne negativo, y la corriente se interrumpe en el circuito.
En los materiales llamados conductores existen partículas con carga eléctrica que pueden desplazarse. Los metales son buenos conductores de la corriente eléctrica, pues disponen de electrones que pueden moverse con libertad a lo largo del metal. Los mejores conductores son la plata, el cobre, el oro y el aluminio.
En otros materiales, llamados aislantes, las cargas no pueden moverse con libertad, por lo que no se produce una corriente eléctrica. La madera o la goma son buenos aislantes, pues en ellos no hay cargas eléctricas que tengan libertad para moverse a lo largo del material.
La corriente eléctrica puede circular por distintos elementos: cables, interruptores, lámparas, etc. Estos componentes forman los circuitos eléctricos. En un circuito eléctrico cerrado se produce un movimiento continuo de cargas eléctricas que transportan energía.
Un circuito eléctrico básico está formado por los siguientes elementos u operadores:
- Operadores que producen la corriente eléctrica o generadores, como, por ejemplo, una pila o un conjunto de pilas.
- Operadores que conducen la corriente eléctrica. Básicamente son los hilos conductores.
- Operadores que transforman la corriente eléctrica. Producen calor, luz (bombilla), movimiento, etc.
- Operadores que controlan el paso de la corriente eléctrica. Permiten o impiden el paso de la corriente eléctrica por el circuito, como, por ejemplo, los interruptores.
- Operadores que protegen a los receptores. Los fusibles son elementos que protegen a los aparatos cuando hay subidas inesperadas de tensión.
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