ELECTRIDAD BASICA1.2 Electricidad.La electricidad es la accin que producen los electrones al trasladarse de un punto a otro, ya sea por su falta o exceso de los mismos en un material.Para que los electrones puedan moverse es necesario que alguna forma de energa se convierta en electricidad. Se pueden emplear seis formas de energa, cada una de la cuales podra considerarse como fuente independiente de electricidad.Los electrones giran alrededor del ncleo debido al equilibrio de dos fuerzas: la fuerza propia del electrn que lo mantiene siempre en movimiento y la fuerza de atraccin que ejerce el ncleo sobre el electrn. Los electrones que se encuentran en la rbita ms lejana del ncleo pueden salirse de sus rbitas, aplicndoles alguna fuerza externa como un campo magntico o una reaccin qumica. A este tipo de electrones se les conoce como electrones libres.

El movimiento de electrones libres de un tomo a otro origina lo que se conoce como corriente de electrones, o lo que tambin se denomina corriente elctrica. sta es la base de la electricidad.1.2.1 Energa, energa elctricaLa energaEl trmino energa proviene delgriegoenergeia que significaactividadu operacin.La energa es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.La energa se manifiesta en los cambios fsicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.La energa est presente tambin en los cambios qumicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposicin de agua mediante la corriente elctrica.LaEnergapuede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cintica), de posicin (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnticas, etc. Segn sea el proceso, la energa se denomina: Energa trmica Energa elctrica Energa radiante Energa qumica Energa nuclearLa energa ElctricaLaEnerga elctricaes causada por el movimiento de las cargas elctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energa produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, trmico y magntico. Ej.: La transportada por la corriente elctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla.

1.2.2 Fuentes de generacin de energa.Las fuentes de energa son elaboraciones naturales ms o menos complejas de las que el hombre puede extraer energa para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. As tenemos: Viento Agua Sol materia (tomo) combustibles fsiles biomasa geotrmica

La generacin de energa elctrica consiste en transformar alguna clase de energa qumica, mecnica, trmica o luminosa, entre otras, en energa elctrica. Para la generacin industrial se recurre a centrales elctricas, que realizan la transformacin para generar la energa elctrica usando diferentes fuentes de energa.Las fuentes de energa se clasifican en renovables, las que se consideran inagotables y con menor contaminacin, y las no renovables, que son consumibles y generan mayor contaminacin. Fuentes de energa renovable Fuentes de energa no renovable1.2.3 Cargas elctricas.La carga elctrica es una propiedad de la materia que permite cuantificar la prdida o ganancia de electrones.La carga elctrica q puede clasificarse como carga elctrica positiva (protones) y carga elctrica negativa (electrones). Los fenmenos elctricos se atribuyen a la separacin de las cargas elctricas del tomo y su movimiento. Por esta razn el concepto de carga elctrica es la base para definir los fenmenos elctricos.La unidad de medida de la carga es el coulomb (C), En honor al Fsico e Ingeniero militar Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) este francs fue el primero en explicar de forma matemtica la ley de atraccin de las cargas.Un coulomb (C) es la carga de |6.24X1018| electrones o la carga de un electrn es una carga negativa de 1.6021X10-19 (C).La carga elctrica de un cuerpo u objeto se establece a partir de la relacin entre el nmero de protones y el nmero de electrones existentes en el. Si esta relacin es de igualdad se dice que el cuerpo no est cargado. Si el nmero de electrones es mayor al nmero de protones, afirmamos que el cuerpo est cargado negativamente. Si el nmero de electrones es menor que el nmero de protones afirmamos que el cuerpo est cargado positivamente.Cargar un cuerpo negativa o positivamente es consecuencia de la ganancia o prdida de electrones respectivamente. Es de resaltar que los elementos con capacidad de transferirse son los electrones.La carga transferida a un elemento, en un intervalo de tiempo entre t1 y t2 se expresa como una integral definida.(Hayt Jr, Kemmerly, & Durbin, 2004, pg. 12).

Donde i(t) es la corriente. a travs de el elemento.La expresin matemtica para la carga total transferida a lo largo de todo el tiempo, se obtiene sumando q(t1) o carga inicial, a la carga transferida a lo largo del tiempo entre q(t1) y q(t2), la expresin anterior.(Hayt Jr, Kemmerly, & Durbin, 2004, pg. 12).

1.3 Fuerza elctrica.La fuerza elctrica es la que tiene lugar entre cargas elctricas. Podemos hacer algunos experimentos para demostrar la existencia de fuerzas y cargas elctricas. Por ejemplo, si frotamos un peine contra nuestro pelo, se observa que aqul atrae pedacitos de papel. El mismo efecto ocurre al frotar otros materiales, tales como el mbar con la lana, el vidrio etc. Haciendo varios experimentos simples, podemos comprobar que existen dos tipos de cargas elctricas a las que su descubridor, Benjamin Franklin (1706-1790), denomin cargas positivas y cargas negativas. No todas las cargas se atraen, como en la interaccin gravitatoria; en este caso existen fuerzas de atraccin y de repulsin.

Las cargas iguales se repelen y las distintas se atraen.Las fuerzas elctricas entre objetos cargados fueron medidas por Charles Agustin de Coulomb (1736-1806), utilizando la balanza de torsin, diseada por l. Coulomb intentaba mejorar la brjula de los marinos experimentando con cargas elctricas. Coloc una esfera pequea cargada en la barra de una balanza y luego, a diferente distancia, otra esfera igualmente cargada. Midi la fuerza entre ellas, fijndose en el ngulo en que la barra giraba. De este modo en 1785 descubri la ley que rige la fuerza entre dos cargas elctricas, denominada Ley de Coulomb en su honor.1.3.1 Campos elctricos.El campo elctrico se define como la fuerza elctrica por unidad de carga. La direccin del campo se toma como la direccin de la fuerza que ejercera sobre una carga positiva de prueba. El campo elctrico est dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.Una carga elctrica puntualq(carga de prueba) sufre, en presencia de otra cargaq1(carga fuente), unafuerza electrosttica. Si eliminamos la carga de prueba, podemos pensar que el espacio que rodea a la carga fuente ha sufrido algn tipo de perturbacin, ya que una carga de prueba situada en ese espacio sufrir una fuerza.La perturbacin que crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante un vectordenominadocampo elctrico. La direccin y sentido del vector campo elctrico en un punto vienen dados por la direccin y sentido de la fuerza que experimentara una carga positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo elctrico generado ser un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estar dirigido hacia la carga (b):

Campo elctrico creado en el punto P por una carga de fuenteq1positiva (a) y por una otra negativa (b).El campo elctricoEcreado por la carga puntualq1en un punto cualquiera P se define como:

dondeq1es la carga creadora del campo (carga fuente),Kes laconstante electrosttica,res la distancia desde la carga fuente al punto P yures un vector unitario que va desde la carga fuente hacia el punto donde se calcula el campo elctrico (P).El campo elctrico depende nicamente de la carga fuente(carga creadora del campo) y en el Sistema Internacional se mide en N/C o V/m.Si en vez de cargas puntuales se tiene de una distribucin contnua de carga (un objeto macroscpico cargado), el campo creado se calcula sumando el campo creado por cada elemento diferencial de carga, es decir:

Esta integral, salvo casos concretos, es difcil de calcular. Para hallar el campo creado por distribuciones contnuas de carga resulta ms prctico utilizar laLey de Gauss.Una vez conocido el campo elctricoEen un punto P, la fuerza que dicho campo ejerce sobre una carga de pruebaqque se site en P ser:

por tanto, si la carga de prueba es positiva, la fuerza que sufre ser paralela al campo elctrico en ese punto, y si es negativa la fuerza ser opuesta al campo, independientemente del signo de la carga fuente.En la siguiente figura se representa una carga fuenteq1positiva (campo elctrico hacia afuera) y la fuerza que ejerce sobre una carga de pruebaqpositiva (a) y sobre otra negativa (b):

Fuerza que un campo elctricoEejerce sobre una carga de pruebaqpositiva (a) y sobre otra negativa (b).El campo elctrico cumple el principio de superposicin, por lo que el campo total en un punto es la suma vectorial de los campos elctricos creados en ese mismo punto por cada una de las cargas fuente.Lneas de campoEl concepto de lneas de campo (o lneas de fuerza) fue introducido porMichael Faraday(1791-1867). Son lneas imaginarias que ayudan a visualizar cmo va variando la direccin del campo elctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguira la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las lneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas:

Las lneas de campo creadas por una carga positiva estn dirigidas hacia afuera; coincide con el sentido que tendra la fuerza electrosttica sobre otra carga positiva.Adems,el campo elctrico ser un vector tangente a la lneaen cualquier punto considerado.

Lneas de campo causadas por una carga positiva y una negativa.Las propiedades de las lneas de campo se pueden resumir en: El vector campo elctrico es tangente a las lneas de campo en cada punto. Las lneas de campo elctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. El nmero de lneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga. La densidad de lneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo elctrico en dicho punto. Las lneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existiran dos vectores campo elctrico distintos. A grandes distancias de un sistema de cargas, las lneas estn igualmente espaciadas y son radiales, comportndose el sistema como una carga puntual.

1.3.2 Energa potencial y potencial elctrica.La energa potencial es el tipo de energa mecnica asociada a la posicin o configuracin de un objeto. Podemos pensar en la energa potencial como la energa almacenada en el objeto debido a su posicin y que se puede transformar en energa cintica o trabajo. El concepto energa potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, acta en un sistema u objeto; la energa cintica ganada (o perdida) por el sistema es compensada por una perdida (o ganancia) de una cantidad igual de energa potencial. Esto ocurre segn los elementos del sistema u objeto cambia de posicin.Una fuerza es conservadora si el trabajo realizado por sta en un objeto es independiente de la ruta que sigue el objeto en su desplazamiento entre dos puntos. Otras fuerzas conservadoras son: la fuerza electrosttica y la fuerza de restauracin de un resorte.Considera una pelota cayendo. La fuerza de gravedad realiza trabajo en la pelota. Como la direccin de la fuerza de gravedad es direccin del desplazamiento de la pelota, el trabajo realizado por la gravedad es positivo. El que el trabajo sea positivo significa que la energa cintica aumentar segn la pelota cae. Es decir, la velocidad de la pelota aumentar.Segn la energa cintica aumenta, la ganancia debe ser compensada por una prdida de una cantidad igual en energa potencial. Es decir, segn la pelota cae, la energa cintica aumenta mientras que la energa potencial disminuye.

Se define la energa potencial como:U = mghDonde m es la masa del objeto, g es la aceleracin de gravedad y h es la altura del objeto. As que segn la pelota cae, su energa potencial disminuye por virtud de la reduccin en la altura.Podemos definir la energa total de la pelotaa como la suma de la energa cintica y la potencial.ET = K + UComo la energa permanece constante, entonces la energa total inicial es igual a la energa total final.ETi = ETf

Por lo que entonces la suma de la energa cintica inicial y la potencial inicial debe ser igual a la suma de la energa cintica final y la energa potencial final.Ki + Ui = Kf + Ufo sea mvi + mghi = mvf + mghfPotencial elctricaElpotencial elctricoopotencial electrostticoen un punto, es eltrabajoque debe realizar uncampo electrostticopara mover unacarga positivadesde dicho punto hasta el punto de referencia,1dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitariaqdesde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza elctrica a velocidad constante. Matemticamente se expresa por:

El potencial elctrico slo se puede definir para un campo esttico producido por cargas que ocupan una regin finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a lospotenciales de Linard-Wiechertpara representar un campo electromagntico que adems incorpore el efecto deretardo, ya que las perturbaciones del campo elctrico no se pueden propagar ms rpido que lavelocidad de la luz. Si se considera que las cargas estn fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energa y el potencial elctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad delSistema Internacionales elvoltio(V). Todos los puntos de un campo elctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Una forma alternativa de ver al potencial elctrico es que a diferencia de la energa potencial elctrica o electrosttica, l caracteriza slo una regin del espacio sin tomar en cuenta la carga que se coloca all.

1.4 Corriente y resistencia elctrica.1.4.1 Asociacin de resistencia1.5 Circuitos elctricos.1.5.1 Potencia elctrica.LA CORRIENTE ELECTRICA2.1Generacin de corriente elctrica2.1.1 Corriente continua y alterna2.2.2 Corriente monofsica y trifsica2.2 Uso de las diferentes corrientes elctricas2.3.1 Transporte del fluido2.3 El suministro elctrico2.4.1 Sistemas elctricos2.4.2 Conexiones elctricas2.4 Conductores elctricos2.4.1 Definicin2.4.2 Clasificacin de los conductores