Electricidad, corriente y resistencias

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  • 1. Electricidad, Corriente y Resistencias Alumno: Kevin Lira Ci: 16.971.524 Carrera: Ing. Industrial Cd.: 45

2. La electricidad evolucion histricamente desde la simple percepcin del fenmeno, a su tratamiento cientfico, que no se hara sistemtico hasta el siglo XVIII. Se registraron a lo largo de la Edad Antigua y Media otras observaciones aisladas y simples especulaciones, as como intuiciones mdicas (uso de peces elctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza) referidas por autores como Plinio el Viejo y Escribonio Largo, u objetos arqueolgicos de interpretacin discutible, como la Batera de Bagdad, un objeto encontrado en Irak en 1938, fechado alrededor de 250 a. C., que se asemeja a una celda electroqumica. No se han encontrado documentos que evidencien su utilizacin, aunque hay otras descripciones anacrnicas de dispositivos elctricos en muros egipcios y escritos antiguos. 3. Esas especulaciones y registros fragmentarios son el tratamiento casi exclusivo (con la notable excepcin del uso del magnetismo para la brjula) que hay desde la Antigedad hasta la Revolucin cientfica del siglo XVII; aunque todava entonces pasa a ser poco ms que un espectculo para exhibir en los salones. Las primeras aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fenmeno elctrico fueron realizadas por investigadores sistemticos como William Gilbert, Otto von Guericke, Du Fay, Pieter van Musschenbroek (botella de Leyden) o William Watson. Las observaciones sometidas a mtodo cientfico empiezan a dar sus frutos con Luigi Galvani, Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb o Benjamin Franklin, proseguidas a comienzos del siglo XIX por Andr-Marie Ampre, Michael Faraday o Georg Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fenmeno. La comprensin final de la electricidad se logr recin con su unificacin con el magnetismo en un nico fenmeno electromagntico descrito por las ecuaciones de Maxwell (1861-1865). 4. 1752 El polifactico estadounidense Benjamn Franklin (1706-1790) investig los fenmenos elctricos naturales. Es particularmente famoso su experimento en el que, haciendo volar una cometa durante una tormenta, demostr que los rayos eran descargas elctricas de tipo electrosttico. Como consecuencia de estas experimentaciones invent el pararrayos. Tambin formul una teora segn la cual la electricidad era un fluido nico existente en toda materia y calific a las substancias en elctricamente positivas y elctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido. 5. El fsico e ingeniero francs Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806) fue el primero en establecer las leyes cuantitativas de la electrosttica, adems de realizar muchas investigaciones sobre magnetismo, rozamiento y electricidad. Sus investigaciones cientficas estn recogidas en siete memorias, en las que expone tericamente los fundamentos del magnetismo y de la electrosttica. En 1777 invent la balanza de torsin para medir la fuerza de atraccin o repulsin que ejercen entre s dos cargas elctricas y estableci la funcin que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer la expresin de la fuerza entre dos cargas elctricas q y Q en funcin de la distancia d que las separa, actualmente conocida como Ley de Coulomb: F = k (q Q) / d2. Coulomb tambin estudi la electrizacin por frotamiento y la polarizacin e introdujo el concepto de momento magntico. El Coulomb (smbolo C), castellanizado a Culombio, es la unidad del SI para la medida de la cantidad de carga elctrica 6. El fsico y matemtico francs Andr-Marie Ampre (1775-1836) est considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente elctrica y el magnetismo que constituyeron, junto con los trabajos del dans Hans Chistian Oesterd, el desarrollo del electromagnetismo. Sus teoras e interpretaciones sobre la relacin entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Coleccin de observaciones sobre electrodinmica y en 1826, en su Teora de los fenmenos electrodinmicos. Ampre descubri las leyes que determinan el desvo de una aguja magntica por una corriente elctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubri las acciones mutuas entre corrientes elctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente elctrica, el Ampre (smbolo A), castellanizada como Amperio, recibe este nombre en su honor 7. El fsico y matemtico francs Andr-Marie Ampre (1775-1836) est considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente elctrica y el magnetismo que constituyeron, junto con los trabajos del dans Hans Chistian Oesterd, el desarrollo del electromagnetismo. Sus teoras e interpretaciones sobre la relacin entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Coleccin de observaciones sobre electrodinmica y en 1826, en su Teora de los fenmenos electrodinmicos. Ampre descubri las leyes que determinan el desvo de una aguja magntica por una corriente elctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubri las acciones mutuas entre corrientes elctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente elctrica, el Ampre (smbolo A), castellanizada como Amperio, recibe este nombre en su honor 8. El fsico y matemtico escocs James Clerk Maxwell (1831-1879) es conocido principalmente por haber desarrollado un conjunto de ecuaciones que expresan las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo as como por la estadstica de Maxwell-Boltzmann en la teora cintica de gases. Tambin se dedic a la investigacin de la visin de los colores y los principios de la termodinmica. Formul tericamente que los anillos de Saturno estaban formados por materia disgregada. Maxwell ampli las investigaciones que Michael Faraday haba realizado sobre los campos electromagnticos, formulando la relacin matemtica entre los campos elctricos y magnticos por medio de cuatro ecuaciones diferenciales (llamadas hoy "las ecuaciones de Maxwell")[36] que relacionan el campo elctrico y el magntico para una distribucin espacial de cargas y corrientes. Tambin demostr que la naturaleza de los fenmenos luminosos y electromagnticos era la misma y que ambos se propagan a la velocidad de la luz 9. Ley de Ohm La ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, es una ley bsica de la electricidad. Establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial que aparece entre los extremos del citado conductor. Ohm complet la ley introduciendo la nocin de resistencia elctrica ; esta es el coeficiente de proporcionalidad que aparece en la relacin entre y : En la frmula, corresponde a la intensidad de la corriente, a la diferencia de potencial y a la resistencia. Las unidades que corresponden a estas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, amperios (A), voltios (V) y ohmios (). 10. La importancia de esta ley reside en que verifica la relacin entre la diferencia de potencial en bornes de una resistencia o impedancia, en general, y la intensidad de corriente que circula a su travs. Con ella se resuelven numerosos problemas elctricos no solo de la fsica y de la industria sino tambin de la vida real como son los consumos o las prdidas en las instalaciones elctricas de las empresas y de los hogares. Tambin introduce una nueva forma para obtener la potencia elctrica, y para calcular la energa elctrica utilizada en cualquier suministro elctrico desde las centrales elctricas a los consumidores. La ley es necesaria, por ejemplo, para determinar qu valor debe tener una resistencia a incorporar en un circuito elctrico con el fin de que este funcione con el mejor rendimiento 11. Definicin de intensidad de corriente I Algunas partculas presentan una propiedad fundamental de la materia llamada carga elctrica. Para estudiar la corriente elctrica interesa ver cmo se desplazan esas cargas, es decir cmo se mueven las partculas elementales con una carga asociada como los electrones o los iones. La corriente se define como la carga neta que fluye a travs de un rea transversal por unidad de tiempo. Su unidad en el SI es el Amperio (A). Un Amperio es un Culombio por segundo (electrones/segundo). Dado que en el movimiento de las cargas pueden intervenir tanto cargas positivas como negativas, por definicin se adopta el criterio de que la corriente elctrica tiene el sentido del movimiento de cargas positivo 12. Leyes de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservacin de la energa y la carga en los circuitos elctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniera elctrica. Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedi a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniera elctrica e ingeniera elctronica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito elctrico. 13. Ley de corrientes de Kirchhoff En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero 14. Ley de tensiones de Kirchhoff En un lazo cerrado, la suma de todas la