ELECTRICIDAD.

“ELECTRICIDAD”

La electricidad es un movimiento de electrones. Si conseguimos mover electrones a través de un conductor (cable) hemos conseguido generar electricidad.

Unidades en la electricidad:

•V= voltio •Watts.

•kV= kilovoltio

•Ohmio.

“ELECTRIZACION”

La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales.

Electrostática:

La electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

Ahora estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema.

Cargas:

La carga permite que exista el comportamiento de atracción y repulsión. La regla fundamental y básica que subyace a todo fenómeno eléctrico nos dice:

“las cargas eléctricas iguales se repelen; las cargas opuestas se atraen.”

Tipos de cargas eléctricas:

Hay dos tipos de cargas eléctricas las cuales provienen de las partículas que componen los átomos, los protones (con carga +) y los electrones (con carga -), se podría decir que existe otro tipo de carga que son los neutrones (con carga neutra, por lo que no atrae no rechaza a los electrones o a los protones).

“Modelos atómicos”

El modelo atómico es una explicacion a la estructura de la mínima cantidad de materia en la que se creía que se podía dividir una masa. Algunos modelos atómicos son:

•MODELO ATÓMICO DE DALTON.

•MODELO ATÓMICO DE THOMSON.

•MODELO ATÓMICO DE PERRIN.

•MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

•MODELO ATÓMICO DE BOHR.

•MODELO ATÓMICO DE SOMMERFELD.

•MODELO ATÓMICO DE SCHRÖDINGER.

•MODELO ATÓMICO DE DIRAC-JORDAN.

A continuación se describirán 3 modelos más sobresalientes y/o de estos:

Modelo de Joseph John Thomson:

Es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904, Joseph Thomson descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en átomo positivo, como en un budín de pasas (o un panqué). Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo En otras ocasiones, en lugar de una nube de carga negativa se postulaba en una nube de carga positiva.

Unos de los experimentos de Thomson fue si podrían ser separadas las cargas negativas de los rayos catódicos, el cual utiliza como medio el magnetismo.

Para este experimento construyó un tubo de rayos catódicos el cual al final del tubo termina en dos cilindros con ranuras, las ranuras fueron conectadas a su vez a un electrómetro.

Con este método Thomson descubre que cuando los rayos son desviados magnéticamente de tal forma que no puedan entrar en las hendiduras, el electrómetro marca al registrar poca carga.

Modelo atómico de Rutherford:

Ernest Rutherford fue un físico y químico, el cual se dedicaba al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfa beta y gamma. Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración d los elementos, lo que le valió ganar el premio nobel de la química en 1908.

Se le debe un modelo atómico, con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.

Un experimento de Rutherford fue en una lámina de oro, este consistía que mientras la mayoría de las partículas alfa pasan directamente a través de la hoja, un pequeño porcentaje de ellos fueron desviados en ángulos muy grandes y algunos fueron incluso dispersados.

Modelo atómico de Bohr:

Este modelo atómico dice:

•El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía radiante.

•Solo son posibles aquellas órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que es múltiplo entero de h/ (2-p). Puesto que el momento angular se define como L=mvr, tendremos:

Mvr = n • h/(2 • p) -> r = a0 • n2 donde:

m: masa del electrón = 9.1 • 10-31 kg

v: velocidad del electrón

r: radio de la órbita que realiza el electrón alrededor del núcleo

h: constante de Planck

n: número cuántico = 1, 2, 3...

a0: constante = 0,529 Å

La naturaleza eléctrica de la materia

La teoría atómica moderna explica el por qué de los fenómenos de electrización y hace de la carga eléctrica una propiedad fundamental de la materia en todas sus formas. Un átomo de cualquier sustancia está constituido, en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa formada por electrones.

El núcleo está formado por dos tipos de partículas, los protones, dotados de carga eléctrica positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del protón.

Tanto unos como otros se hallan unidos entre sí por efecto de unas fuerzas mucho más intensas que las de la repulsión electrostática -las fuerzas nucleares- formando un todo compacto. Su carga total es positiva debido a la presencia de los protones.

Los electrones son partículas mucho más ligeras que los protones y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón. Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los electrones respecto del núcleo hace que éstos se muevan en torno a él en una situación que podría ser comparada, en una primera aproximación, a la de los planetas girando en torno al Sol por efecto, en este caso de la atracción gravitatoria.

El número de electrones en un átomo es igual al de protones de su núcleo correspondiente, de ahí que en conjunto y a pesar de estar formado por partículas con carga, el átomo completo resulte eléctricamente neutro.

Un núcleo puede tener de 1 a 100 protones, dependiendo del elemento químico de que se trate y normalmente contiene aproximadamente igual numero de neutrones, un protón y un neutrón tienen la misma masa, que es del orden de dos mil veces mayor a la masa del electrón, es decir que la masa del núcleo es aproximadamente cuatro mil veces mayor a la masa del conjunto de sus electrones.

Una característica eléctrica importante de este modelo atómico es la cuantización de la carga.

Cuando decimos que una magnitud esta cuantizada, significa que existe una cantidad mínima,que es la más pequeña cantidad posible de esa magnitud. Cualquier cantidad superior de esa magnitud contendrá un número entero de veces esa cantidad mínima. Para la carga eléctrica, la cantidad mínima o elemental es la carga del electrón (o protón) y la designaremos con la letra “e”

y es indivisible.

Aunque los electrones se encuentran ligados al núcleo por fuerzas de naturaleza eléctrica, en algunos tipos de átomos les resulta sencillo liberarse de ellas. Cuando un electrón logra escapar de dicha influencia, el átomo correspondiente pierde la neutralidad eléctrica y se convierte en un ion positivo, al poseer un número de protones superior al de electrones. Lo contrario sucede cuando un electrón adicional es incorporado a un átomo neutro. Entonces el ion formado es

negativo. La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual al número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no hay producción ni destrucción de carga eléctrica. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la base de observaciones sencillas.

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo

Principio de conservación de la carga eléctrica

En relación a las afirmaciones

...