electricidad bÁsica
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ELECTRICIDAD BÁSICATRANSCRIPT
Principios Básicos de la
Electricidad
CONCEPTOS Y LEYES
FUNDAMENTALES DE LA
ELECTRICIDAD
Ing. Mauricio Santiago Rodríguez
Esquema conceptual
NEUTRONES
Ley de COULUMB
Electrostática
Ley de OHM
Electrodinámica
ELECTRONES PROTONES
ATOMOS
MATERIA
Molécula: partícula más pequeña que mantiene su naturaleza original.
Átomo: elementos químicos o cuerpos simples en lo que podemos dividir a las moléculas.
Estructura de la Materia
Para el estudio de la corriente eléctrica partimos de la propia constitución de la materia, donde el átomo principal constituyente de la misma está compuesto de pequeñas partículas elementales que llevan cargas eléctricas. Estas partículas están formadas por:
• Protones: Partículas elementales de cargas positivas que se encuentran formando parte del átomo.
• Neutrones: Partículas que se encuentran en el núcleo y que carecen de carga eléctrica.
• Electrones: Partículas de carga negativa, que se encuentran en el exterior del núcleo, tienen carga negativa.
El átomo
• El átomo desde el punto de vista
eléctrico es un núcleo ( protones y
neutrones) rodeado de una nube de
partículas (electrones) que giran
alrededor del núcleo a 2.000 km/s Masa
1 protón = 1837 electrones
Carga Eléctrica • La carga eléctrica es
una propiedad de los
electrones y protones:
– La carga de los
protones se considera
positiva (+) y la de los
electrones negativa(-)
En cada átomo el número de protones es igual que el
de electrones y la fuerza de atracción como de
repulsión queda neutralizada, así su carga es neutra. Si
por algún procedimiento deshacemos el equilibrio entre
el protón y el electrón; y éste último se desplaza de su
órbita, el átomo se carga eléctricamente. Por
consiguiente se puede deducir que es el electrón la
carga fundamental de la corriente eléctrica, y al
desplazamiento de este de un átomo a otro lo
denominamos corriente eléctrica.
Electrones de
Valencia
• La fuerza de atracción
del núcleo sobre los
electrones de las
órbitas exteriores es
débil.
– Los de la última órbita
se denominan de
VALENCIA.
• Estos electrones son
los causantes de los
efectos eléctricos
Clases de
Electricidad ELECTRICIDAD
Estática Dinámica
Corriente Continua
(CD)
Corriente Alterna
(AC)
Electricidad
Estática
• Electricidad estática:
– Aquella que no se mueve respecto
a la sustancia determinada.
– Al frotar VIDRIO (+) con un
PAÑO DE SEDA(-), ambos se
quedan CARGADOS
ELÉCTRICAMENTE.
– Permanecerá constante hasta que
los pongamos en contacto con un
CONDUCTOR.
Electricidad Estática:
electrones libres
separados de sus
átomos que no se
mueven.
Q = 1 Culombio = 6.25 1018 e- libres.
Inducción
electrostática
• Cuando un cuerpo cargado
se mueve hacia conductor
aislado, aparece en la zona
del conductor más cercana
al cuerpo cargado, una
carga eléctrica que es
opuesta a la carga del
cuerpo cargado
inicialmente.
• Se le denomina
INDUCCIÓN
ELECTROSTÁTICA
Ley de
Coulomb
• La fuerza de atracción o repulsión (F)
sobre dos cargas puntuales (Q1, Q2), es
directamente proporcional al producto de
ambas cargas e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia (d) entre
ambas.
• K= constante que depende del medio.
2
21
d
QQKF
Campo eléctrico
• Para dos conductores de cargas opuestas, el
espacio que los rodea se encuentra sometido a la
influencia de ellos, denominándose CAMPO
ELÉCTRICO.
Líneas
de Fuerza
• Una carga positiva y libre (q) cerca
del conductor A (+) recorrerá una
trayectoria hasta el conductor B (-).
• A esta trayectoria se le denomina
LÍNEA DE FUERZA
Intensidad de
campo eléctrico. • La trayectoria de la
línea de fuerza de la
carga q , es debido a
la acción de una
fuerza F tangente a
la trayectoria que
desplaza esta carga,
definiendose como
INTENSIDAD DE
CAMPO (E)
coulombio
Newton
q
FE
Potencial
eléctrico
en un punto
• Para trasladar una carga
desde un punto fuera del
campo a éste, el trabajo
a realizar para vencer las
fuerzas de repulsión
quedando almacenado
como Energía Potencial.
• “Potencial en un
punto” es el trabajo
necesario por carga
eléctrica para trasladarla
entre dos puntos.
q
TU p
Diferencial de
Potencial (V) Tensión o
diferencia de
potencial al trabajo
de trasladar una carga
eléctrica desde el
punto de referencia a
cada uno de los puntos
a y b.
)()(
VVoltioCoulombio
Julio
q
TTVVV ab
ba
Diferencial de Potencial:
analogía hidráulica • Depósito de altura h:
– Si lo llenamos, habremos realizado un trabajo, qué
quedará almacenado en forma de Energía de Potencial.
– Si dos depósitos tienen distinta altura, la Diferencia de
Energía Potencial (V) estará en función de la
diferencia de alturas.
Electricidad Dinámica. Corriente
eléctrica. • En una batería existe una diferencia de potencial entre los
bornes.
• Al unir los polos con un conductor y un consumidor, los electrones libres del conductor empiezan a moverse.
• Hacia el polo positivo(+) y saliendo por el polo negativo (-).
• Al flujo de electrones se le llama CORRIENTE ELÉCTRICA.
Efectos de la corriente eléctrica.
• Generación de calor:
– Los faros, encendedor, luneta térmica, etc..
• Actividad química:
– Desarrollada en la batería cuando produce corriente
eléctrica.
• Acción magnética:
– Campos creados por distintas máquinas eléctricas
del automóvil: alternador, motor de arranque
Tipos de corriente La corriente continua implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola dirección.
La corriente alterna no es un flujo en sentido constante sino que va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente.
Intensidad de
corriente
• Cantidad de
corriente que pasa
por un conductor en
un determinado
tiempo. Se mide en
Amperios (A) y se
representa por la
letra (I).
t
qI
segundo
coulombioamperio
Propiedades de los materiales
• Aislantes:
– Materiales que no dejan pasar la corriente o la dejan pasar muy difícilmente.
• Conductores:
– Materiales por los que puede circular la corriente eléctrica con gran facilidad. Ej. Metálicos, Oro, Plata, Cobre, etc.
• Semiconductores:
– En determinadas circunstancias pueden ser conductores o no. Silicio y Germánio.
Depende del material la
fluidez de los electrones.
• Resistencia (R):
– Dificultad con la que se
mueve los electrones en un
material. Se mide en
Ohmios (Ω)
Resistencia
Eléctrica
s
lR
• φ = resistividad o resistencia específica
• l = longitud del conductor
• s = sección transversal del conductor
Camino de baja resistencia
que facilita que la descarga
electromagnética se vaya a
tierra y no tome otro camino
que pueda dañar sus equipos.
No se crea expresamente para
proteger los equipos y
circuitos, sino para proteger al
personal humano que los
opera cuando surge una
sobretensión.
Polo a Tierra
Ley de Ohm
• En un circuito cerrado, la
intensidad que circula (I),
es directamente
proporcional a la tensión
aplicada (V), e
inversamente a la
resistencia (R) que
atraviesa.
)(
)()(
R
VVAI
Energía y
Potencia eléctrica • Potencia:
– el trabajo eléctrico
realizado y el tiempo
consumido en
realizarlo. Se mide en
WATIOS (W)
• Energía eléctrica:
– potencia desarrollada
en la unidad de tiempo.
Se mide en WATIOS
POR SEGUNDO
(W.s)
IVt
TP
tPE
Generación de calor
(efecto Joule)
• La corriente eléctrica (intensidad) que
circula por un cable eléctrico, genera una
energía calorífica y se mide en CALORIAS
tIRTQ 224.024.0