Conceptos Basicos De Electricidad

11 Fenómenos y circuitos eléctricos

Objetivos

En esta quincena aprenderás a:

Conocer la naturaleza eléctrica de la materia y los procedimientos para electrificar un cuerpo.

Saber aplicar la ley de Coulomb.

Aprender los conceptos de potencial y diferencia de potencial.

Saber qué es la corriente eléctrica.

Diferenciar entre cuerpos aislantes y conductores.

Definir diferencia de potencial, intensidad de corriente y resistencia eléctrica.

Conocer los factores de los que depende la resistencia de un conductor.

Conocer la ley de Ohm y saber aplicarla. Conocer los componentes de un circuito

eléctrico.

Saber calcular la resistencia equivalente a una asociación de resistencias en serie o en paralelo.

Antes de empezar

1. Electrización de la materia Antecedentes históricos Botella de Leyden

El signo de la electricidad

El descubrimiento del electrón

2. Interacciones entre las cargas

La carga eléctrica Ley de Coulomb Instrumentos de detección

3. La electrostática en la vida cotidiana

Antecedentes

Tormentas eléctricas

Pararrayos

Jaula de Faraday

4. La corriente eléctrica Corriente continua Corriente alterna

5. Circuitos eléctricos

Aparatos eléctricos y electrónicos Elementos de un circuito Magnitudes de un circuito Circuitos en serie

Circuitos en paralelo

Ejercicios para practicar Para saber más Resumen Autoevaluación

Actividades para enviar al tutor

FÍSICA Y QUÍMIC  287

Antes de empezar

Recuerda Investiga

Que la corriente eléctrica es la circulación de electrones y que un electrón es una partícula ligera que orbita en los átomos y transporta la unidad de

carga.

Un átomo que tenga más electrones orbitando que protones en el núcleo, tiene carga negativa.

La acumulación de átomos con carga del mismo tipo hace que esa materia esté cargada y que en sus proximidades ocurran fenómenos electrostáticos.

Para más información revisa los contenidos del Proyecto Newton

1. La corriente eléctrica

Antecedentes históricos

Las primeras referencias escritas sobre la electricidad se deben a Tales de Mileto. Tales observó que frotando un trozo de ámbar con un tejido se atraían pequeños objetos. Los griegos denominaron a este fenómeno electricidad.

La palabra eléctrico viene del término griego

"elektron" que significa ámbar.

A finales del siglo XVI William Gilbert clasificó las sustancias en conductoras y aislantes, comprendió la diferencia entre electricidad y magnetismo. Charles du Fay sugirió la existencia de cargas de distinto signo, conductores y aislantes, de la fuerza de repulsión existente entre cuerpos cargados de electricidad del mismo signo.

La botella de Leyden

En 1746 Pieter van Musschenbroek, científico de la Universidad de Leiden (Holanda) consiguió almacenar electricidad en una botella de agua. Para ello, perfora el tapón con una varilla metálica con un gancho en la parte superior al que acerca un conductor cargado eléctricamente.

En una de sus experiencias recibe una descarga al aproximar la mano a la varilla: había conseguido almacenar la electricidad. Poco después W. Watson, envuelve la botella con estaño y Jean Antonie Nollet sustituye el agua por láminas de estaño. Estos cambios consiguen almacenar más carga, por tanto mayores descargas eléctricas.

TALES DE MILETO

Fue el primer filósofo griego que trató de dar una explicación física del Universo. Para el todo nacía del agua, pues esta se encuentra en el aire, nubes y éter. Se condensa y forma los cuerpos sólidos y además la Tierra flota en ella

WILLIAM GILBERT

Definió el término de fuerza eléctrica como el fenómeno de atracción que se producía al frotar ciertas sustancias. A través de sus experiencias clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio.

Descubrió la imantación por inducción, y observó que la

imantación del hierro se pierde

cuando se calienta al rojo.

El signo de la electricidad

Benjamín Franklin sugiere que los cuerpos tienen una cantidad de fluido eléctrico y cuando se frotan se pasan parte de uno a otro. Por lo tanto, un objeto queda cargado con exceso de fluido y otro con un defecto de igual valor. Es decir; el primero se carga con cierta cantidad de electricidad positiva y el segundo con la misma cantidad negativa.

Hoy en día, se conserva la idea de carga positiva y negativa para los dos tipos de electricidad. Así como, que si un cuerpo se carga positivamente es porque otro se queda cargado negativamente en la misma cantidad.

El descubrimiento del electrón

Aparentemente, en los objetos, parece no haber electricidad, pero experiencias de electrización o fenómenos naturales como las tormentas ponen de manifiesto sus efectos.

El estudio de los fenómenos eléctricos demuestra que existen partículas responsables del comportamiento eléctrico. J. J. Thomson experimenta con tubos de descarga de gases y observa que se emiten rayos desde el polo negativo al positivo, los llamó rayos catódicos.

Por tanto, en el interior de todos los átomos existen una o más partículas con carga negativa llamadas electrones. La electrización de la materia se debe a la transferencia de electrones de un cuerpo a otro. Si un cuerpo gana electrones se carga negativamente, y positivamente, cuando los pierde.

CHARLES DU FAY

Fue el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denominó carga vítrea y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban de formas distintas: al frotar el vidrio con un paño de seda (carga positiva) o al frotar con una piel alguna sustancia resinosa como el ámbar o la goma, (carga negativa).Además distinguió entre conductores y aisladores y puso de manifiesto la repulsión entre cuerpos cargados de electricidad del mismo signo.

Los tubos de descarga de gases eran tubos de vidrio que contenían un gas a muy baja presión y un polo positivo (ánodo) y otro negativo (cátodo) por donde se hacía pasar una corriente eléctrica con un elevado voltaje.

2. Magnitudes másicas

La carga eléctrica

Para medir la cantidad de electricidad de los cuerpos, necesitamos definir una magnitud que llamamos carga eléctrica, su unidad en el S.I. es el culombio y su símbolo es C.

Debido a que la electrización de la materia es un intercambio de electrones, es frecuente utilizar su carga como unidad elemental de carga. Así +1 indica que un cuerpo ha perdido un electrón y -1 indica que ha ganado un electrón.

En el siglo XX R.A. Millikian determinó que la carga de 1 electrón son 1.6 •10-19 C, por lo tanto 1 C equivale a 6.25 •1018 electrones.

Experimento de la gota de aceite

Este experimento fue realizado por primera vez en

1909 por el físico estadounidense Robert Millikan y le permitió medir la carga del electrón.

El experimento consiste en introducir en un gas

gotitas de aceite microscópicas. Estas gotitas caen por su peso lentamente con movimiento uniforme.

Las gotitas, al salir del pulverizador, se cargan eléctricamente por lo que su movimiento de caída se altera. Si actúa un campo eléctrico vertical de modo

que mantenga la gota en suspensión, se puede determinar el valor de la carga de la gota en equilibrio

conociendo el valor de la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y el valor de la

gravedad.

Millikan comprobó que los valores de las cargas eran siempre múltiplos de una carga elemental, la del

electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón. Este valor es:

e = 1,602 × 10-19 culombios.

Millikan recibió el premio Nobel de Física en 1923 en parte por

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