CONCEPTOS Y LEYES FUNDAMENTALES DE LA ELECTRICIDAD

Conceptos y leyes

fundamentales de la electricidad

1 La transmisión en los vehículos 7

Y ... vamos a conocer

1. La materia, el electrón y la electricidad

2. Principios básicos de la electricidad

3. Electricidad dinámica

4. Ecuaciones fundamentales de la electricidad

PARA PRACTICAR

Realización de medidas de resistencia,

tensión e intensidad. Verificación

de la ley de Ohm

para empezar...

El objetivo de la presente unidad didáctica es estudiar los conceptos

básicos de la electricidad en sus dos vertientes, estática y dinámica,

partiendo desde la estructura de la materia, hasta definir las dos

leyes fundamentales de la electricidad. En estática, la ley de Coulomb

y, en dinámica, la ley de Ohm.

El estudio y conocimiento de los conceptos básicos que forman el

contenido de esta unidad es de suma importancia en la comprensión

de cuestiones eléctricas y sus aplicaciones, entre las que se

encuentra, evidentemente, el equipo eléctrico de un automóvil.

❚ Conocerás la materia desde el punto de vista eléctrico.

❚ Comprenderás los fenómenos fundamentales de la electricidad (estática y dinámica).

❚ Interpretarás y aplicarás los conceptos y leyes fundamentales de la electricidad a circuitos sencillos.

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qué sabes de...

1. ¿Cómo piensas que está constituida la materia?

2. Explica qué es la electricidad.

3. ¿Cuántas clases de electricidad crees que hay?

4. ¿A qué crees que son debidos los relámpagos?

5. ¿Piensas que hay alguna relación entre la electricidad y el calor?

1. La materia, el electrón

y la electricidad

1.1. Estructura de la materia

Si dividimos la materia en partes lo más pequeñas posibles, manteniendo para

cada una de ellas su naturaleza original, obtenemos pequeñas partículas denominadas

moléculas. Si dividimos aún más las moléculas observamos que están compuestas

por átomos (del griego sin división).

Si la molécula está formada por átomos iguales, la combinación es un elemento;

mientras que si son átomos desiguales los que la forma, la combinación es un

compuesto. Los átomos que conforman un elemento químico son todos iguales,

pero diferentes de los átomos de los demás elementos químicos.

1.2. El átomo

Desde el punto de vista eléctrico, todos los átomos están constituidos por un núcleo

central que está rodeado de una nube de partículas minúsculas denominadas

electrones que giran en diferentes órbitas casi elípticas alrededor del núcleo,

a una velocidad aproximada de 2.000 km/s.

El núcleo a su vez está constituido por dos tipos de partículas, los protones y los

neutrones, que esencialmente constituyen la masa del átomo.

Esta concepción planetaria del átomo fue enunciada por Bohr. La figura 1.2 representa

el modelo atómico planetario.

Masa del protón = Masa del neutrón = Masa de 1.837 electrones

8 Unidad 1 Y

Materia

Toda sustancia que tiene peso

(masa) y ocupa un espacio.

AA

a Figura 1.1. Estructura de la materia.

H 2O

Materia

(agua)

Molécula

de agua

Átomo de

oxígeno

O

H

HHH

Átomos de

hidrógeno

1.3. Carga eléctrica

Tanto los electrones como los protones anteriormente mencionados poseen una

propiedad denominada carga eléctrica. La carga de los protones se considera positiva

y la de los electrones negativa; los neutrones no tienen carga eléctrica.

Dado que el átomo tiene igual número de protones con carga positiva que de

electrones con carga negativa es eléctricamente neutro.

1.4. Electrones de valencia y electricidad

Los electrones se mantienen en sus órbitas debido a la fuerza de atracción que

ejerce el núcleo sobre ellos, siendo la fuerza de atracción débil para los electrones

que se encuentran en la órbita más alejada del núcleo, llamada órbita de valencia.

Los electrones de la órbita de valencia, llamados electrones de valencia o electrones

libres, son la causa de la electricidad, sus diferentes características y

efectos.

1.5. Clases de electricidad

Podemos clasificar la electricidad en dos tipos: estática y dinámica. A su vez la

electricidad dinámica se divide en corriente continua o directa (CD) y corriente

alterna (CA).

Estática

ELECTRICIDAD U Corriente continua (CD)

Dinámica UCorriente alterna (CA)

Conceptos y leyes fundamentales de la electricidad 9

Y

a Figura 1.2. Modelo atómico de Bohr.

I II

a Figura 1.3. Modelo estratiforme

del átomo.

K L M N

2. Principios básicos de la electricidad

2.1. Electricidad estática

Se denomina electricidad estática a aquella que no se mueve respecto a la sustancia

determinada.

Si frotamos una varilla de vidrio (material no conductor) con un paño de seda,

tanto el paño como la varilla quedan cargados eléctricamente (el paño con carga

negativa y la varilla con carga positiva). La electricidad acumulada en ambos

materiales permanecerá sin moverse a menos que los pongamos en contacto, o se

conecten por medio de un conductor.

Desde el punto de vista de los electrones libres, la electricidad estática se refiere

al estado en el que los electrones libres están separados de sus átomos y no se

mueven en la superficie de los materiales.

A la cantidad de electricidad con que se carga una sustancia se le llama carga

eléctrica, se representa por la letra (Q) y se mide en el sistema internacional

(S.I.), en culombios (C).

1 culombio = 6,25 · 1018 electrones libres

2.2. Inducción electrostática

Cuando se mueve un cuerpo cargado (A) hacia un conductor (B) aislado, aparece

en la zona del conductor (B) más cercana al cuerpo cargado (A) una carga

eléctrica que es opuesta a la carga del cuerpo cargado inicialmente (A).

A este fenómeno se denomina inducción electrostática.

UN CASO METEREOLÓGICO

Si se acumula carga eléctrica de distinto signo en dos cuerpos y se acercan

lo suficiente el uno al otro, se generará una fuerza electrostática grande,

de tal magnitud que las cargas eléctricas se descargarán a través

...