carga materia coulomb

7/25/2019 Carga Materia Coulomb

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA- FACULTAD DE TECNOLOGA-

INGENIERA MECATRONICA

1. CARGA Y MATERIA

1.1 ELECTROMAGNETISMO, ESBOZO HISTRICO

Resea histrica:

La siguiente tabla muestra a modo de resumen a algunos de los ms destacados personajes y sus correspondientes

aportes al estudio del Electromagnetismo:

1.2 CARGA Y MATERIA

GENERALIDADES

A travs de los descubrimientos sobre la electricidad primero, y posteriormente sobre la carga elctrica, (realizados po

el griego Tales de Mileto en el ao 600


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AC) y el francs Charles Coulomb en el siglo XVIII, se pudo establecer que la corriente elctrica puede ser explicada como

el movimiento de portadores de carga entre dos puntos de un circuito. Ahora bien, para explicar y entender como se

produce el flujo de corriente elctrica es necesario estudiar y conocer la estructura de la materia en general y ms

especficamente la estructura atmica de los materiales.

CARGA

Es una caracterstica intrnseca y fundamental asociada a la materia; a travs de su comprensin es que podemos llega

a entender las teoras del electromagnetismo.

TEORA ATMICA DE LOS MATERIALES

Esta teora pretende explicar la constitucin de la materia en unidades bsicas denominadas tomos, llegar a entende

la configuracin del tomo y los efectos que producen las interacciones entre los tomos, nos permitir entender e

funcionamiento del universo.

La palabra tomo viene del griego; cuyo significado se puede analizar as: a(sin) y tomos (divisin), ya que para todos lo

antiguos, el tomo era la mnima unidad (indivisible) constitutiva de la materia.

A fin de entender mejor las interacciones de la materia desde el punto de vista del electromagnetismo, se identificar

como est constituida la materia y como puede llegar a definirse.

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

A continuacin se describirn cada una de estas partes constitutivas:

MATERIA:Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, que es susceptible de ser percibido por los rganos de los

sentidos; se dice que se encuentra en cuatro estados bsicos: Slido, Liquido, Gaseoso y Coloidal.

Ejemplo: Un litro de agua, 10 g de sal, una silla, una tonelada de hierro.

MOLCULA: Mnima parte en que puede dividirse la materia sin que pierda sus propiedades, como materia.

Ejemplo: H2O, NaCl, CO2, O2.

ELEMENTO:Sustancia que se encuentran en forma natural en el universo.

Ejemplo: He, H, O.


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Los elementos se representan grficamente en la forma de tomos, los cuales estn constituidos en un ncleo centra

que alberga a protones y neutrones y orbitales, generados por la accin de los electrones en su movimiento alrededo

del ncleo.

PROTONES: Partculas subatmicas de las que se dice poseen carga positiva.

ELECTRONES:Partculas subatmicas de las que se dice poseen carga negativa.

NEUTRONES:Partculas subatmicas de las que se dice no poseen carga; bsicamente su misin en el ncleo es aislar a

los protones entre s a fin de evitar la accin de fuerzas repulsivas.

NOTA: Un protn tiene una masa1840 veces ms grande que la de un electrn.

NOTA: Un elemento se distingue de otro de acuerdo a la cantidad de electrones que posea, nmero que debe ser igua

al de la cantidad de protones.

NOTA: Pueden existir dos elementos que a pesar de poseer la misma cantidad de electrones que de protones, puede

variar en su cantidad de neutrones, lo que hace que uno sea ms masivo que el otro. A estos elementos se les denomina

istopos.

NOTA: Se dice que las partculas son la parte ms pequea e indivisible de la materia que puede encontrarse libre en la

naturaleza. El trmino partcula engloba desde los constituyentes elementales de los tomos, es decir, electrones

protones y neutrones; aunque cabe anotar que se ha descubierto que tanto electrones, protones y neutrones estn

constituidos por otras partculas an ms pequeas.


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ELECTRONES LIBRES:

Como se mencion anteriormente, los tomos cuando estn completos son neutros, puesto que poseen igual cantidad

de protones y electrones; pero dado que los electrones de Valencia son los ms alejados del ncleo perciben de

menor fuerza de atraccin, por lo tanto son ms susceptibles de ser robados; de esta forma, existe la posibilidad de que

debido a la agitacin trmica u otras formas de excitacin, los electrones de la rbita de Valencia se trasladen dejando a

tomo que pierde electrones cargado positivamente y al que gana cargado negativamente. Aqu es donde se origina e

concepto de in, como un tomo cargado positiva o negativamente.

ESTABILIDAD O INESTABILIDAD DE LOS TOMOS

Un tomo puede encontrarse en una de dos condiciones estable o inestable, estas condiciones se describen

continuacin:

ESTABLE: Es aquel que tiene llena su capa de valencia o posee como mnimo 8 electrones en ella; as pues tomos

estables se pueden considerar aquellos que poseen 2, 10,18,.28, 36,..(electrones), etc.

INESTABLE: Es aquel que tiene incompleta su capa de valencia o que no alcanza a tener 8 electrones en ella.


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TIPOS DE MATERIALES SEGN SUS CARACTERSTICAS ELCTRICAS

CONDUCTORES: Son materiales que debido a su composicin atmica permiten fcilmente el movimiento de cargas

elctricas. En general estn formados por tomos inestables.

Ejemplo: Los metales.

AISLANTES: Son materiales que no conducen fcilmente la electricidad, ya que estn formados por tomos muy

estables.

Ejemplo: El caucho, la cermica.

SEMICONDUCTORES: Son aquellos que presentan una resistencia intermedia entre los conductores y los aislantes a

flujo de cargas. Se utilizan fundamentalmente para construir diodos, transistores, circuitos integrados, entre otros.

Ejemplo: Silicio, Germanio

ELECTRICIDAD

TIPOS DE ELECTRICIDAD

ESTTICA: Es aquella relacionada con cargas que se encuentran inicialmente en reposo, y que posteriormente se

mueven en forma desordenada en el momento en que ocurre la descarga del objeto cargado. Este tipo de electricidad

se produce por friccin o rozamiento aunque tambin puede estar asociada a un proceso denominado carga po

induccin.

La electricidad esttica se observa cotidianamente en la naturaleza en fenmenos como los rayos; o en experimentos en

los que frotamos nuestro cabello con una peineta con la cual se pueden atraer pequeos trozos de papel; tambin se

puede observar este fenmeno en la pantalla del televisor o en el monitor de un computador despus de haber estad

encendido un rato.


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DINMICA:Es la que se produce como un movimiento ordenado de cargas elctricas, es decir, en la que se forma unflujo de cargas. Este tipo de electricidad tiene como caracterstica principal que se puede controlar y es la ms utilizada

por los hombres en sus aplicaciones tecnolgicas. Esta se clasifica en continua y alterna.

Continua:es aquella electricidad dinmica en la que las cargas se mueven siempre en el mismo sentido (por convencin

adoptaremos que va de positivo a negativo). Esta clase de electricidad se subdivide en dos tipos:

Continua variable: es aquella de tipo continuo cuyo valor de voltaje o de corriente no permanece constante en

el tiempo, se clasifica en:

o No Peridica: En la cual la variacin en el tiempo no se repite.

o

Peridica: En la cual la variacin en el tiempo se repite cada cierto perodo T. Este tipo se subdivide

segn la forma de onda

Ejemplo: Tren de pulsosContinua, variable, peridica cuadrada

Este tipo de seal se puede observar a lasalida del circuito de reloj que va conectado al microprocesador de un

computador.


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Continua directa: Es aquella de tipo continua donde el valor de voltaje o de corriente permanecen constantes en e

tiempo.

Este tipo de seal es proporcionada por pilas o bateras ideales, as como tambin por cargadores de celulares.

Alterna: es aquella electricidad dinmica en la que el movimiento cambia de sentido alternadamente, es decir, primero

en un sentido y luego en el otro. Esta clase de electricidad se subdivide en dos tipos:

No Peridica: En la cual la variacin en el tiempo no se repite.

Peridica: En la cual la variacin en el tiempo se repite cada cierto perodo T. Este tipo se subdivide segn l

forma de onda.


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CARGA ELCTRICA

Es una propiedad caracterstica de la materia, la cual puede ser de naturaleza positiva o negativa. La partcula clsica

considerada como patrn, es el electrn.

La unidad bsica para medir la carga es el coulomb (C). Un coulomb representa la carga que poseen 6,24x1018

electrones, por lo que podemos observar que la carga de un electrn es de -1,6x10-19

C aproximadamente. La carga

elctrica usa como smbolo las letras Q y q.

PROPIEDADES DE LA CARGA ELCTRICA

1.

Siempre est asociada a la masa: Toda masa es susceptible de ser cargada lo que implica que cualquier cuerpo

que posea masa puede cargarse. A si mismo siempre que digamos que exista carga esta se encuentra distribuida

en un cuerpo que posea masa.

2.

Puede ser de naturaleza positiva o negativa: Benjamn franklin descubri que cuando se frotan dos cuerpos, s

uno de ellos se carga positivamente, el otro adquiere necesariamente carga negativa; esta notacin de carga

positiva o negativa fue propuesta y estandarizada por ese cientfico norteamericano.

3.

Pueden existir fuerzas de repulsin o de atraccin entre ellas: La ley de cargas define que si dos cargas iguales se

enfrentan una con la otra, en cada una de ellas se generan fuerzas de repulsin, as:

As mismo cuando dos partculas contrarias se enfrentan entre s, se generan fuerzas de atraccin:

4.

Se aplica la ley de conservacin de la carga: La carga no se crea ni se destruye solo se transfiere, lo cual significa

que mientras un cuerpo gana una cierta cantidad de carga negativa necesariamente, otro gana la misma

cantidad de carga positiva y viceversa.

5.

La carga esta cuantizada: Esta propiedad nos indica que la carga elctrica total (Q) en un cuerpo existe bajo laforma de paquetes discretos de carga o unidades fundamentales de carga (Ie-I), lo que indica que: Q=nIe-I

siendo n un nmero entero que puede ser positivo o negativo.


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