1-Magnitudes. Corriente Continua

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I.E.S. JUAN MARTN EL EMPECINADO. Mantenimiento. ELECTRICIDAD. MAGNITUDES ELCTRICAS. El tomo est constituido por un centro slido muy pequeo, denominado ncleo, y en el que estn los protones y los neutrones, rodeado por una nube de electrones. La nube de electrones que rodea al ncleo est formada por distintas rbitas u orbitales, dentro de las cuales se sitan un nmero determinado de electrones; los electrones que ocupan la rbita ms exterior son los que caracterizan las propiedades elctricas de cada elemento qumico. Los electrones que son capaces de abandonar esa rbita se denominan electrones libres. Desde el punto de vista elctrico, nos interesa el electrn, que al desplazarse representa la forma ms comn de la corriente elctrica. Los electrones en movimiento o en reposo representan la naturaleza de la electricidad.

Entre los protones y los electrones se ejercen fuerzas de atraccin y repulsin, aparte de la fuerza de atraccin gravitatoria que existe entre ellos. Estas fuerzas se explican adjudicando a los electrones y protones una propiedad llamada carga elctrica. Los protones se repelen entre s y los electrones tambin, siendo esta fuerza de atraccin cuando se aproximan un protn y un electrn. Este hecho nos lleva a la conclusin de que hay dos tipos de carga elctrica denominados arbitrariamente carga positiva la de los protones y negativa la de los electrones. Tanto los electrones como los protones tienen la misma cantidad de carga elctrica, siendo la de los electrones negativa y la de los protones positiva. Un tomo normal tiene la misma cantidad de protones que de electrones, siendo su carga elctrica neta nula, puesto que la cantidad de cargas positivas es igual a la cantidad de cargas negativas. La unidad de carga elctrica segn el Sistema Internacional (SI) de unidades es el culombio (C). Masa 1,6725 10 -27 kg 1,6750 10 -27 kg 9,1091 10 -31 kg Carga elctrica + 1,602 10-19 C 0C - 1,602 10-19 C

Protn Neutrn Electrn

La definicin exacta de un culombio, segn el SI, es: la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio. Corriente continua.1/46

I.E.S. JUAN MARTN EL EMPECINADO. Mantenimiento. POTENCIAL Y DIFERENCIA DE POTENCIAL Se llama potencial, UA, en un punto, A, de un campo elctrico al trabajo realizado sobre la unidad de carga elctrica positiva para desplazarla desde el infinito hasta dicho punto.

La unidad de potencial elctrico segn el SI es el voltio (V), y se define como el potencial existente en un punto de un campo elctrico donde una carga de 1 culombio tiene una energa potencial elctrica de 1 un julio. Lo que quiere decir que para trasladar la carga de 1 culombio desde el infinito hasta el punto se ha necesitado el trabajo de 1 julio. Se llama diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo elctrico al trabajo necesario para llevar a la unidad de carga elctrica positiva desde el punto A hasta el punto B.

La diferencia de potencial entre dos puntos es la diferencia de sus potenciales respectivos. El potencial en un punto puede considerarse como la diferencia de potencial entre dicho punto y otro a distancia infinita donde el potencial se supone de manera arbitraria que es cero. En la prctica se utiliza el trmino tensin elctrica, o simplemente voltaje, para referirse a la diferencia de potencial. Por ejemplo, la diferencia de potencial entre los bornes de una pila es de unos 1,5 V. MEDIDA DE TENSIN Voltmetros. Mtodo de lectura directa. Un voltmetro es cualquier aparato de medida destinado a medir, mediante lectura directa, la tensin entre dos puntos de un circuito.

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Smbolo y conexin de un voltmetro

El voltmetro se conecta a los puntos entre los que se encuentra la diferencia de potencial a medir. En corriente alterna el voltmetro no tiene polaridad, pero en corriente continua hay que conectar el borne positivo (+) al punto de mayor potencial y el borne negativo (-) al punto de menor potencial, para que el elemento indicador acte correctamente. Si el aparato de medida tiene la posibilidad de indicaciones negativas, como es el caso de casi todos los voltmetros digitales, no es necesario tomar ninguna precaucin en este sentido. El voltmetro ideal debera tener una resistencia interna de valor infinito. CORRIENTE ELCTRICA Antes del descubrimiento del electrn se supona que la corriente elctrica era un movimiento de cargas positivas desde los puntos de mayor potencial (+) a los puntos de menor potencial (-). Actualmente, este supuesto est descartado y se admite que la corriente elctrica es un movimiento de electrones libres desde los puntos de menor potencial (-) a los puntos de mayor potencial (+). EFECTOS DE LA CORRIENTE ELCTRICA Los ms importantes son: Transporte de energa. Al circular la corriente por las lneas transporta la energa elctrica instantnea, silenciosa y eficazmente en cantidades cualesquiera. Calor. Siempre que la corriente elctrica circula por un conductor produce calor, que se evidencia en las planchas, estufas y tostadores elctricos. Magnetismo. Cuando la corriente elctrica circula por un conductor arrollado sobre una pieza de material magntico ste se magnetiza. Esta clase de magnetismo es la base del funcionamiento de los electroimanes, motores y alternadores. Accin qumica. La corriente elctrica descompone los lquidos cuando circula a travs de ellos. Ejemplo de este efecto lo tenemos en la carga de bateras, en la galvanoplastia, etc. Las conmociones elctricas producidas en el cuerpo humano son debidas a la accin qumica de la corriente sobre las clulas. Aunque nos preocupa el voltaje como causa que produce las conmociones elctricas, es realmente la corriente la que produce el dao. TEORA DE LA CONDUCCIN ELECTRNICA La velocidad del electrn en su movimiento errtico es de unos 600 km/hora. A pesar de ello, la velocidad de desplazamiento del mismo es muy pequea (algunos cm/seg), Corriente continua.3/46

I.E.S. JUAN MARTN EL EMPECINADO. Mantenimiento. debido a que se ve frenado por los continuos choques que sufre con las partes del tomo que no fluyen y molculas del cuerpo. Si los electrones se mueven tan despacio en la direccin de la d. d. p. (diferencia de potencial) aplicada, cmo puede llegar la energa producida por las estaciones generadoras a los lugares de consumo, situados a cientos de kilmetros, casi instantneamente? Por ejemplo, para llegar a una estacin receptora, situada a 30 kilmetros del generador, un electrn necesita unos treinta das movindose a la velocidad de desplazamiento. Es evidente que no puede ser el electrn que se pone en movimiento en el generador, cuando se conecta la lnea, el que active el receptor con la velocidad de la luz, que es, aproximadamente, la de la conduccin elctrica. Consideremos el esquema de la figura.

Entre los terminales de la batera existe una d. d. p. Al cerrar el conmutador, los puntos C y C' adquieren los potenciales positivos y negativos, respectivamente, de la batera. Para que esto suceda, C ha debido cargarse positivamente y C' negativamente; esto quiere decir que C ha perdido electrones y C' los ha ganado, lo cual no puede ocurrir si no acta una fuerza. Veamos cmo llega esta fuerza a C y C'. Al cerrar el conmutador, el electrn de A, que es el ms prximo al positivo de la batera, se mueve hacia dicho terminal, atrado por el mismo, y deja un hueco, o falta de electrn, apareciendo una carga positiva en este punto. Enseguida, el electrn B, atrado por esta carga positiva, se desplaza en la direccin indicada neutralizando el hueco que dej A. Tan pronto como ocurre esto, la carga positiva aparece en el punto que ocupaba B y atrae al electrn que est a su derecha, el cual se desplaza hacia la izquierda. Este fenmeno se propaga por el conductor hasta que los electrones del punto C quedan bajo la influencia de una fuerza que los atrae hacia la izquierda. El mismo fenmeno ocurre en el trozo de conductor inferior, salvo que los electrones de la seccin A' son repelidos hacia B'; los de esta seccin repelidos hacia la derecha, etc., hasta que los electrones de C' quedan sometidos a una fuerza de repulsin que los empuja hacia la derecha. De esta forma, el campo de la batera queda aplicado a la carga (en este caso el conductor C-C) sin que los electrones de C hayan tenido que llegar a A ni los de A' a C. As, pues, a pesar de que los electrones se desplazan muy lentamente, el efecto de sus cambios de posiciones se propaga por el conductor con la velocidad de la luz, aproximadamente (300.000 kilmetros/sg). Hemos visto que el nico movimiento real que se produce es el del electrn; pero al mismo tiempo puede hablarse de un movimiento virtual de huecos o cargas positivas en Corriente continua.4/46

I.E.S. JUAN MARTN EL EMPECINADO. Mantenimiento. sentido contrario como se aprecia en la figura.

CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES De acuerdo con la facilidad con que los electrones se mueven por el interior de las sustancias stas se clasifican en tres tipos: conductores, aislantes y semiconductores. La facilidad del movimiento depende de la estructura atmica de la sustancia. Conductores Son sustancias que poseen muchos electrones libres. El movimiento errtico de tales electrones puede encauzarse en una direccin, aplicando una fuerza (un campo elctrico) y conseguir un flujo electrnico. Luego se puede decir que los conductores son sustancias que conducen bien la electricidad. Todos los metales son conductores en cierto grado, pero los mejores son la plata, el cobre y el aluminio. Aislantes Tambin llamados dielctricos (cuerpo mal conductor)l, son sustancias cuya estructura atmica retiene fuertemente a los electrones y el movimiento de stos slo se produce dentro de los lmites del tomo, por cuya razn es difcil que por el interior de tales sustancias circule un flujo electrnico. As, pues, los aislantes conducen mal la electricidad. Cuando se aplican fuerzas muy