Unidad 3 principios de electricidad. ccnn ii

Ministerio de Educación. Instituto Nacional Albert Camus

Unidad 3: PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD.Objetivo de Unidad: Investigar y describir con interés los fenómenos electromagnéticos, diseñando circuitos, o aparatos y calculando experimentalmente sus propiedades y leyes que les sirvan para valorar el progreso de estas tecnologías en el bienestar de la vida del ser humano.

19/02/15 Lic. Carlos W. Mejía 1

El átomo• El átomo desde el punto de vista

eléctrico es un núcleo ( protones y neutrones) rodeado de una nube de partículas (electrones) que giran alrededor del núcleo a 2.000 km/s

Masa

1 protón = 1837 electrones


Carga Eléctrica• La carga eléctrica es una

propiedad de los electrones y protones:– La carga de los protones

se tienen carga positiva (+) y la de los electrones es negativa (-)


Electricidad Estática

• Electricidad estática:– Aquella que no se mueve respecto

a una sustancia determinada.– Al frotar VIDRIO (+) con un

PAÑO DE SEDA(-), ambos se quedan CARGADOS ELECTRICAMENTE.

– Permanecerá constante hasta que los pongamos en contacto con un CONDUCTOR.

25.61 =culombio

Electricidad Estática: electrones libres separados de sus átomos que no se mueven.

Q = 1 Coulomb = 6.25 1018 e- libres.19/02/15 Lic. Carlos W. Mejía 4

Inducción electrostática• Se le denomina INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA

• Cuando un cuerpo cargado se mueve hacia un conductor aislado, entonces aparece una carga eléctrica que es opuesta a la carga del cuerpo cargado inicialmente en la zona del conductor más cercana al cuerpo cargado.


Ley de Coulomb• La fuerza de atracción o repulsión (F) sobre dos cargas

puntuales (Q1, Q2), es directamente proporcional al producto de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) entre ambas.

• K= constante que Coulomb. = K = 9x109 N.m/C2

221

d

QQKF

×=19/02/15 Lic. Carlos W. Mejía 6

Campo eléctrico• CAMPO ELÉCTRICO. Se denomina Para dos

conductores de cargas opuestas,, denominándose: Como el espacio entre dos cargas que los rodea y se encuentra sometido a la influencia de ellas.


• LINEA DE FUERZA • Es una carga positiva y libre (q) cerca del conductor A

(+) que recorrerá una trayectoria hasta el conductor B (-): A esta trayectoria se le denomina Linea de Fuerza.


Intensidad de campo eléctrico.• La trayectoria de la

línea de fuerza de la carga q , es debido a la acción de una fuerza F tangente a la trayectoria que desplaza esta carga, definiendose como INTENSIDAD DE CAMPO (E)

=

coulombio

Newton

q

FE


Potencial eléctrico en un punto• Para trasladar una carga

desde un punto fuera del campo a éste, el trabajo a realizar para vencer las fuerzas de repulsión quedando almacenado como Energía Potencial.

• “Potencial en un punto” es el trabajo necesario por carga eléctrica para trasladarla entre dos puntos. q

TU p =


• Voltaje, Tensión o diferencia de potencial es el trabajo de trasladar una carga eléctrica desde el punto de referencia a cada uno de los puntos a y b.

)()(

VVoltioCoulombio

Julio

q

TTVVV ab

ba ==−=−=


Electricidad Dinámica. Corriente eléctrica.• En una batería existe una diferencia de potencial entre los

bornes. Al unir los polos con un conductor y un consumidor, los electrones libres del conductor empiezan a moverse Hacia el polo positivo(+) y saliendo por el polo negativo (-). Al flujo de electrones se le llama CORRIENTE ELÉCTRICA.


Intensidad de corriente• Es la cantidad de corriente que pasa por un conductor en un determinado tiempo. Se mide en Amperios (A) y se representa por la letra (I).

t

qI =

segundo

coulombioamperio =


Materiales de conducción:

• Aislantes:– Materiales que no dejan pasar la corriente o la dejan

pasar muy difícilmente.

• Conductores:– Materiales por los que puede circular la corriente

eléctrica con gran facilidad. Ej. Metálicos, Oro, Plata, Cobre, etc.

• Semiconductores:– En determinadas circunstancias pueden ser

conductores o no. Silicio y Germánio.


Resistencia y resistividad eléctrica• Se le denomina Resistencia eléctrica a la

igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el SI, es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

• Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:

R = V/I


• Resistencia Eléctrica.

• Depende del material, la fluidez de los electrones.

• Resistencia (R):– Dificultad con la que se

mueve los electrones en un material. Se mide en Ohmios (Ω)

s

lR ϕ=

• φ = resistividad o resistencia específica

• l = longitud del conductor

• s = sección transversal del conductor


Conductividad y conductancia• La conductividad eléctrica

• Es la medida de la capacidad de un material que deja pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas, depende de la estructura atómica y molecular del material,

• La conductividad depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura. Y es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (Siemens,metro) o Ω-1·m-1. La magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción :

• Conductancia eléctrica• Se denomina conductancia

eléctrica (G) a la propiedad de transportar, mover o desplazar uno o más electrones en su cuerpo; es decir, que la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica.

• La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.

• 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.


• En un circuito cerrado, la intensidad que circula (I), es directamente proporcional a la tensión aplicada (V), e inversamente a la resistencia (R) que atraviesa.

)()(

)(Ω

=R

VVAI

Ley de Ohm


Energía y Potencia eléctrica

• Potencia:– el trabajo eléctrico

realizado y el tiempo consumido en realizarlo. Se mide en WATIOS (W)

• Energía eléctrica:– potencia desarrollada

en la unidad de tiempo. Se mide en WATIOS POR SEGUNDO (W.s)

IVt

TP ×==

tPE ×=19/02/15 Lic. Carlos W. Mejía 19

Generación de calor (efecto Joule)

• La corriente eléctrica (Intensidad) que circula por un cable eléctrico, genera una energía calorífica (calor) y se mide en CALORIAS

tIRTQ ×××=×= 224.024.0


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