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LA


ELECTRICIDAD

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ELECTRICIDAD
Conjunto de fenómenos físicos en los cuales
intervienen cargas eléctricas, tanto en reposo
como en movimiento
La palabra electricidad deriva de la palabra
griega "electron ", que significa ámbar amarillo.
El ámbar permitió descubrir a los antiguos
griegos las extrañas fuerzas de atracción y de
repulsión que se producen cuando un trozo del
mismo es frotado con un paño. Pero ignoraban las
causas de tales fuerzas.
Posteriormente (en el siglo XVIII) se descubrió
que cuando el vidrio es frotado con un paño
originaba fuerzas similares a las del ámbar.
Pero el vidrio atraía a los objetos que el ámbar
repelía y viceversa.
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Con esto se llegó a la conclusión de que existían
dos tipos de electricidad de características
opuestas.
Franklin introdujo los términos positivo () y
negativo (-) para distinguir estos dos tipos de
electricidad.
electricidad positiva la que presenta un cuerpo
que se comporta como el vidrio que ha sido
frotado con un paño de seda
electricidad negativa la que posee un cuerpo
cuyo comportamiento es el mismo que el del ámbar
frotado con una piel de gato.
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Actualmente la electricidad se atribuye a una
propiedad de la materia que se llama "carga
eléctrica".
La carga eléctrica es una propiedad de la materia
que Se manifiesta mediante las fuerzas
eléctricas Presenta dos aspectos,
arbitrariamente llamados carga positiva y carga
negativa, de modo que cargas del mismo tipo se
repelen y cargas de distinto tipo se atraen
Se conserva en todo sistema aislado (ni aumenta
ni disminuye) Está cuantizada, lo que quiere
decir que sus variaciones no ocurren de forma
continua sino en porciones múltiplo de una
cantidad elemental
Pero Dónde está la carga eléctrica?
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? La materia que nos envuelve está constituida
por moléculas. ? Las moléculas están a su vez
constituidas por átomos. ? Los átomos, a su vez,
contienen otras partículas mas pequeñas.
Se han encontrado tres tipos de partículas
especialmente importantes en el interior del
átomo El ELECTRÓN que tiene carga
negativa y una masa muy pequeña (Hacen falta
1027 electrones para tener la masa de 1 gramo)
El PROTÓN con carga positiva y una masa
casi 2000 veces mayor que
la del electrón El NEUTRÓN con una masa
prácticamente igual a la del protón y
sin carga eléctrica
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En cuanto a la distribución de estas partículas
en el átomo se sabe que dentro del mismo hay una
zona central muy compacta (núcleo) y una especie
de corteza externa situada a gran distancia.
Entre el núcleo y la corteza el átomo está vacío.
En el núcleo están colocados los protones y los
neutrones y los electrones están en la corteza
exterior moviéndose alrededor del núcleo.
Como el átomo es neutro (no manifiesta
propiedades eléctricas ), ello significa que el
número de electrones que hay en la corteza es el
mismo que el número de protones que contiene el
núcleo.
Las dimensiones de la parte central y el espesor
de la corteza son mínimas y casi insignificantes
en comparación con el tamaño del átomo.
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Actualmente, la electricidad es considerada como
un fenómeno ligado al carácter electrónico de la
materia y a la actuación de los electrones del
átomo
Un cuerpo tiene carga positiva () cuando
presenta un defecto de electrones en su
estructura atómica (cuando ha PERDIDO electrones
) Un cuerpo tiene carga negativa (-) cuando
tiene un exceso de electrones en su estructura
atómica (cuando ha GANADO electrones )
Cuando un electrón se libera y se aleja de un
átomo, se convierte en un electrón libre. Algunos
electrones de los átomos de los metales están
tan ligeramente unidos al núcleo que pueden
trasladarse fácilmente de átomo en átomo. Una
mínima fuerza determina su desplazamiento y el
intercambio de electrones libres.
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Desde el punto de vista eléctrico, los materiales
pueden dividirse en dos grandes tipos
CONDUCTORES aquellos materiales que tienen gran
cantidad de electrones libres y, por ello, dejan
pasar la corriente a su través. Ejemplo de
conductores son todos los metales
AISLANTES aquellos materiales cuya estructura
atómica impide prácticamente todo movimiento de
electrones de átomo en átomo y que, por tanto,
tienen pocos electrones libres. Ejemplos de este
tipo de materiales son la madera, el vidrio, la
porcelana, etc.
También existen algunos materiales que están a
mitad de camino entre los buenos conductores y
los buenos aislantes y poseen algunas
características de ambos. Estos materiales se
llaman semiconductores y tienen una gran
importancia técnica pues son la base de la
fabricación de la mayor parte de los dispositivos
electrónicos actuales.
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Los electrones libres que hay en un conductor
se mueven constantemente y cambian su posición
según un sistema " vibratorio" y en todas las
direcciones.
Si una fuente de energía adecuada se conecta a
los extremos de un conductor, los electrones
libres comienzan instantáneamente a moverse a lo
largo del conductor en una sola dirección y se
origina la corriente eléctrica.
Para conseguir que una corriente eléctrica
circule por un conductor (que los electrones se
muevan) se necesita "algo" que provoque el
movimiento de los electrones. Ese "algo" es la
diferencia de potencial, también llamada tensión
o voltaje.
La unidad de medida de la tensión o voltaje se
llama voltio (V) y se mide con un aparato llamado
voltímetro.
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El dispositivo capaz de impulsar a los electrones
y originar así corriente eléctrica se llama
"generador "
Los generadores eléctricos son máquinas que
producen energía eléctrica a partir de algún otro
tipo de energía.
Y lo que deben hacer es trasladar los electrones
desde el final del circuito hasta nuevamente al
principio del mismo
El punto por donde salen los electrones de un
generador se llama "polo negativo " (-) y el
punto por donde entran se llama "polo positivo "
().
Sin embargo decimos que la corriente eléctrica
circula del polo () al polo (-).
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Cuando por un conductor circula la carga de un
culombio en un segundo, decimos que la intensidad
de la corriente eléctrica es de un amperio.
El amperio es la unidad de medida de la
intensidad.
Para medir la intensidad de la corriente
eléctrica se emplea un aparato llamado
amperímetro.
La intensidad de la corriente y la tensión o
voltaje son dos magnitudes fundamentales en el
estudio de la corriente eléctrica
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Existen dos tipos de corriente eléctrica
Cuando los electrones se mueven siempre en el
mismo sentido decimos que existe una CORRIENTE
CONTINUA.
Cuando los electrones cambian de sentido de
movimiento varias veces por segundo decimos que
existe una CORRIENTE ALTERNA.
La principal ventaja de la corriente alterna
sobre la continua es que se puede aumentar o
disminuir fácilmente su tensión mediante un
aparato llamado transformador.
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Si la energía utilizada por un generador para
producir corriente eléctrica es de tipo mecánico
el generador recibe el nombre de
ALTERNADOR cuando produce corriente alterna
DINAMO cuando produce corriente continua
Este procedimiento es el utilizado a escala
industrial para producir corriente eléctrica
Si la energía utilizada por un generador para
producir corriente eléctrica es química el
generador origina corriente continua y recibe el
nombre de
PILA cuando no es recargable BATERÍA
cuando se puede recargar muchas veces
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Una pila voltaica aprovecha la electricidad de
una reacción química espontánea para encender una
bombilla . Las tiras de cinc y cobre, dentro de
disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato
de cobre respectivamente, actúan como electrodos.
El puente salino (en este caso cloruro de
potasio) permite a los electrones fluir entre las
cubetas sin que se mezclen las disoluciones.
Cuando el circuito entre los dos sistemas se
completa (como se muestra a la derecha), la
reacción genera una corriente eléctrica.
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Los átomos son neutros y, por ello, la
electricidad que esconden interiormente no es
aprovechable. Para separar electrones de un átomo
y crear así carga eléctrica e, incluso, producir
corriente eléctrica, es necesario darles una
energía y las formas mas fáciles de conseguirlo
son
.- Por frotamiento de dos materiales diferentes
entre sí. .- Por medio de reacciones químicas
.- Por la acción de la luz sobre ciertos
materiales .- Por magnetismo cuando se mueve
una espira entre los polos de un imán. Es el
método mas usado a escala industrial. .- Por
presión, con los materiales llamados
piezoeléctricos .- Por calentamiento (en los
termopares)
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Cuando los electrones deben recorrer un
determinado circuito eléctrico encuentran
dificultades para circular. A estas dificultades
se las llama resistencias .
La resistencia de un conductor depende de
El material con que esté construido Su
longitud (cuanto mas largo, mayor
resistencia) La sección que tenga (cuanto mas
grueso, menos resistencia) La temperatura
(generalmente, a mas temperatura, mas resistencia)
La unidad de medida de la resistencia se llama
ohmio ( W ).
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Los circuitos eléctricos contienen
esencialmente unos elementos básicos El
generador que pone en movimiento los
electrones El interruptor que permite
iniciar o cortar la corriente Algún elemento
donde se consume la energía eléctrica (bombilla,
motor, etc) Los hilos conductores que
unen el generador con los elementos de
consumo.
Para representar los elementos de un circuito se
utilizan unos símbolos universalmente aceptados.
Los mas elementales son
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En el siglo XIX, un físico alemán, George Simon
Ohm, demostró experimentalmente que existe una
relación entre la intensidad de la corriente, la
tensión y la resistencia.
Esta ley se conoce con el nombre de Ley de Ohm.
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Aunque no se puede ver el paso de corriente
eléctrica por un conductor, si se pueden observar
algunos de los efectos que dicho paso ocasiona
1) Efectos magnéticos Cuando la corriente
eléctrica pasa por un conductor se comporta como
un imán 2) Efectos térmicos Cuando la
corriente eléctrica pasa por un conductor
desprende calor 3) Efectos luminosos Cuando la
corriente eléctrica pasa a través de un
conductor, el calor desprendido puede originar
luz y también se puede originar luz cuando la
corriente pasa a través de gases 4) Efectos
químicos Ciertas sustancias cuando están
disueltas en agua pueden sufrir una
descomposición como consecuencia del paso de
corriente eléctrica a través de la disolución. El
proceso recibe el nombre de electrólisis . 5)
Efectos biológicos El paso de corriente
eléctrica a través de los seres vivos puede
ocasionarles efectos muy diversos, tales como
calentamiento (quemaduras), coagulaciones,
fibrilación, etc.
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El aprovechamiento de la energía eléctrica en la
práctica exige montar grandes redes de
distribución que resumidamente son como se indica
en el esquema siguiente.