ELECTRICIDAD.
Le
electricidad son los conjuntos de fenómenos físicos que se relacionan con el flujo y
la presencia de cargas eléctricas.
Esta se
origina en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Esos son las principales causas de cómo se origina
la electricidad, es decir, fenómenos de la naturaleza.
Existen muchos científicos
que ayudaron al descubrimiento de la electricidad, pero aquí se destacaran los
siguientes: *Tales de Mileto: ya que fue el primero en observar los fenómenos de la
electricidad, al brotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía
atraer objetos livianos.
*Benjamín Franklin: Con su ya muy
conocido experimento del papalote, que al tener amarrada una llave la pudo
inventar el pararrayos.
*Charles de Coulomb: Fue el primer científico en establecer las leyes
cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones
sobre: magnetismo, fricción y electricidad (las leyes de
Coulomb).
La forma de electrizar los cuerpos son estas, FROTACIÓN: El
frotamiento, el contacto y la inducción son tres de las formas más empleadas
para electrizar un cuerpo.
CONTACTO: cuando un
cuerpo cargado eléctrica mente se acerca a otro, para esto el otro objeto tendrá
que tener algunas cargas eléctricas.
INDUCCIÓN: Un cuerpo
cargado eléctrica mente puede atraer a otro cuerpo que esta neutro cuando
acercamos un cuerpo electrizado a un neutro.
Los átomos están constituidos por tres partículas
subatómicas.
1. Protones
(p+): se encuentran en el núcleo del átomo y
tienen una carga eléctrica positiva
2. Neutrones
(n): son partículas neutras que también se
encuentran en el núcleo
3.
Electrones (e-): son partículas cargadas negativamente
que se mueven en unas órbitas circular alrededor del núcleo.
La electrostática es
la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre dos
cuerpos, como consecuencia por su carga eléctrica.
La electricidad es tan importante que ha tenido gran impacto prácticamente
en toda nuestra vida, sin la electricidad no podríamos contar con nada de lo
que utilizamos como el internet o la computadora, la televisión, las lámparas
que nos alumbran cada noche, etc. Ya que son un sinfín de actividades que
realizamos diariamente gracias a la electricidad.
La materia se estructura en Átomos y moléculas.
personajes que contribuyeron a la creación del modelo atómico.
1808 - Modelo atómico de John Dalton.
1904 - Modelo atómico de Thomson
1911 - Modelo atómico de Rutherford
1913 - Modelo atómico de Bohr
1916 - Modelo atómico de Sommerfeld
1922 - Modelo atómico de Schrödinger
El papel desempeñan los protónes y electrones
en la electricidad son, para empesar,Los electrones poseen carga negativa, mientras que los protónes poseen
carga positiva. Tanto los electrones como los protónes son cargas eléctricas.
Por lo tanto crean las suficientes cargas para poder generar la electricidad.
la teoría mas aceptada en la actualidad es la
del científico Dalton, La materia está formada por partículas muy pequeñas para
ser vistas, llamadas átomos, Los átomos de un elemento son idénticos en todas
sus propiedades.
La principal unidad de carga en el Sistema
Internacional es el Coulomb, ya que como
había mencionado antes Charles de Coulomb fue el primer científico
en crear las leyes cuantitativas, su símbolo es C, y corresponde
con la carga de 6,241 509 × 1018.
El centímetro, el gramo y el segundo. Su nombre es la abreviación de estas medidas, son las unidades de carga en el sistema CGS.
una carga eléctrica es Es una propiedad física donde interactúan algunas
partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas creando fuerzas de
atracción y repulsión.
Las cargas eléctricas se forman mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctrica mente es influida por los campos electromagnéticos, creando las cargas eléctricas.
las propiedades de las cargas eléctricas son: Principio de conservación de la carga e Invariante
relativista.
El que descubrió las cargas eléctricas Se podría decir que fue en la antigua Grecia por
Tales de Mileto al frotar el ámbar se podía atraer cuerpos ligeros, mas sin
embargo Benjamín Franklin al estudiar estos objetos decía que la carga se
expandía por ciertos lugares donde había mas atracción.
La explicación de que las cargas se rechacen y se atraigan según los dijo Benjamín Franklin las denomino cargas positivas y
negativas, es la naturaleza de las cargas, al encontrarse dos de la misma
naturaleza estas se rechazaban, mas sin embargo al ser diferentes se atraían,
esto se demostró formalmente que las partículas no solo tienen carga eléctrica,
si no también un momento magnético instantáneo.
Las cargas eléctricas están distribuidas en un conductor cuando a
un sólido conductor cargado con una cierta carga “q”, se le deja evolucionar la
suficiente cantidad de tiempo, alcanza una situación de equilibrio
electrostático en la que ya no hay movimiento de cargas.
Y en un aislante Las cargas eléctricas están más
cargadas hacia un lado que hacia el otro, ya pueden ser las positivas o
negativas.
Carl Friedrich Gauss fue un matemático, astrónomo, geodesta, y físico alemán conocido como el príncipe de las
matemáticas, que contribuyó significativamente en muchos campos,
incluida la teoría de números, el análisis matemático, la geometría diferencial, la estadística, el álgebra, la geodesia, el magnetismo y la óptica.
La ley de Gauss Establece que el flujo de ciertos campos a través de una
superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo
que hay en el interior de dicha superficie. Dichos campos son aquellos cuya
intensidad decrece como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de
proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.
La Ley de Gauss mediante un ejemplo.
Cuando se determina el flujo eléctrico que pasa a través de una caja cubica en
un campo eléctrico uniforme.
Algunas ventajas que tiene la Ley de Gauss
respecto a las leyes de Coulomb es que Aunque
la ley de Gauss se deduce de la ley de Coulumb, es más general que ella, ya que se trata de una ley universal, válida en
situaciones no electrostáticas en las que la ley de Coulomb no es aplicable.
Charles-Augustin de Coulomb. Fue el primer científico en establecer las leyes
cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones
sobre: magnetismo, fricción y electricidad. Sus investigaciones
científicas están recogidas en siete memorias, en las que expone teóricamente
los fundamentos del magnetismo y de la electrostática.
De forma sencilla la ley de Coulomb dice: que
las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas en reposo es igual al
producto de la magnitud de ambas cargas y diferente al cuadrado de la distancia
que las separa La
fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son
de signo contrario.
El electroscopio Es un instrumento que se utiliza para establecer si un
cuerpo está electrizado y el signo de su carga y funciona al acercar un objeto
electrizado a la esfera la varilla se electriza y las laminillas con igual
signo se repelen, dependiendo de qué tanta carga han recibido.
la Ley de Coulomb mediante 3 ejercicios
donde intervengan 3 cargas eléctricas.
R= Ejemplo 1.-
Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x
10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una
distancia de 10 cm.
Resolución: Para calcular la fuerza de interacción
entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de
Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a
unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:
Ejemplo 2.- Se tienen dos esferas cargadas
eléctricamente con 4x10-8 C y 2.3x10-7 C respectivamente y están separadas 35
cm en el aire. Calcular la fuerza eléctrica de atracción entre ellas.
·
F =( k)qq1/r2
·
F= 9 x 109 Nm2/C2 (4x10-8 C )(2.3x10-7C)/(0.35 m)2
·
F = 6.85375x10-2 N
Ejemplo
3.- Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = + 1 x 10-6
C. y q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una
distancia de 5 cm.
Resolución: Para calcular la fuerza de interacción
entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de
Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a
unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:
Como la respuesta obtenida es de signo positivo nos
está indicando que la fuerza es de repulsión.
Campo eléctrico 3 definiciones de él
o *Cantidad
de energía eléctrica que se acumula en un cuerpo: carga positiva o negativa.
*La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente
es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción
electromagnética entre carga y campo
eléctrico es una de las cuatro interacciones
fundamentales de la física. Desde el punto de
vista del modelo estándar la carga eléctrica es
una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.
*Las cargas eléctricas son partículas que ejercen fuerzas
atractivas y repulsivas entre ellas. Por ser partículas, tienen una masa que se
opone a ser acelerada por fuerza alguna, y sufre la atracción gravitacional del
centro de la Tierra, como todos los demás cuerpos sobre la superficie del
mundo.
Se dividen en dos tipos diferentes: las cargas positivas
y las cargas negativas. Una positiva y una negativa se atraen entre sí. Si se
atraen, deben ser de distinta carga.
Personajes que aportaron al descubrimiento del campo eléctrico:
Michael Faraday
Realizó
contribuciones en el campo de la electricidad. En 1821, después de que el
químico danés Oersted electromagnetismo, Faraday construyó dos aparatos para
producir lo que él llamó descubriera el rotación electromagnética, en realidad,
un motor eléctrico. Diez años más tarde, en 1831, comenzó sus más famosos
experimentos con los que descubrió la inducción electromagnética, experimentos
que aún son la base de la moderna tecnología electromagnética.
Benjamin Franklin
Enunció
el Principio de conservación de la electricidad. En 1752 lleva a cabo en
Filadelfia su famoso experimento con la cometa. Ató una cometa con esqueleto de
metal a un hilo de seda, en cuyo extremo llevaba una llave también metálica.
Haciéndola volar un día de tormenta, confirmó que la llave se cargaba de
electricidad, demostrando así que las nubes están cargadas de electricidad y
los rayos son descargas eléctricas. Gracias a este experimento creó su más
famoso invento, el pararrayos.
James Clerk Maxwell
Es
el creador de la moderna electrodinámica y el fundador de la teoría cinética de
los gases. Descubrió las ecuaciones llamadas “ecuaciones de Maxwell” y que se
definen como las relaciones fundamentales entre las perturbaciones eléctricas y
magnéticas, que simultáneamente permiten describir la propagación de las ondas
electromagnéticas que, de acuerdo con su teoría, tienen el mismo carácter que
las ondas luminosas. Sus teorías constituyeron el primer intento de unificar
dos campos de la física que, antes de sus trabajos, se consideraban
completamente independientes: la electricidad y el magnetismo (conocidos como
electromagnetismo).
Thomas Alva Edison
Aunque
se le atribuye la invención de la lámpara incandescente en realidad sólo fue
perfeccionada por él, quien, tras muchos intentos consiguió un filamento que
alcanzara la incandescencia sin fundirse. Este filamento no era de metal, sino
de bambú carbonizado. Así, el 21 de octubre de 1879, consiguió que su primera
bombilla luciera durante 48 horas ininterrumpidas.
En
1880 se asocia con J.P. Morgan para fundar el General Electric.
El campo eléctrico se expresa matemáticamente de la siguiente forma: El campo eléctrico se representa matemáticamente
mediante el vector campo
eléctrico, definido como el cociente entre la fuerza eléctrica que
experimenta una carga testigo y el valor de esa carga testigo (una carga
testigo positiva).
La definición más intuitiva del campo
eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez
generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo
relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se requiere una definición más
formal y completa, se requiere el uso de cuadrivectores y el principio
de mínima acción.
Debe
tenerse presente de todas maneras que desde el punto de vista relativista, la
definición de campo eléctrico es relativa y no absoluta, ya que observadores en
movimiento relativo entre sí medirán campos eléctricos o "partes
eléctricas" del campo electromagnético diferentes, por lo que el campo eléctrico medido dependerá
del sistema de referencia escogido.
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