HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenomeno fisico y a la invención de artefactos para su uso práctico.
 Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el año 600 a. C., cuando el filósofo griego Tales de Mileto observó que frotando una varilla de ámbar con una piel o con lana, se obtenían pequeñas cargas (efecto triboeléctrico) que atraían pequeños objetos, y frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que incluían magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en español a imán) y magnetismo derivan de ese topónimo.

  

ELECTRICIDAD: ELECTRODINAMICA Y ELECTROSTATICA

¿Que es la electricidad?
La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros , en otras palabras es el flujo de electrones.

Electrodinamica y electrostatica: 
La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.

La electrodinámica es la rama del electromagnetismo que trata de la evolución temporal en sistemas donde interactúan campos eléctricos y magnéticos con cargas en movimiento.
Una partícula acelerada pierde energía emitiendo radiación. Este hecho complicó el desarrollo del modelo atómico de Rutherford ya que implicaba que un electrón clásico orbitando alrededor de un núcleo atómico no podía ser estable, ya que los electrones debían perder energía y colapsar contra el núcleo atómico. Este fue una de las motiviaciones para construir una teoría cuántica del electromagnetismo.
Es de suma importancia en la fisica.
  

Intruduccion

En este bloque se presentan los conseptos referentes a la electricidad, sus manifestaciones, aplicaciones, y caracteristicas. Con la finalidad de comprender la importancia que tiene en el estudio de la fisica clasica, asi mismo se abordan los temas de electrostatica y electrodinamica, ramas de la fisica que permiten entender el comportamiento de las cargas electricas.

Se menciona la caranteristica de los materiales conductores y aisladores, y el efecto que tiene sobre el flujo de la corriente electrica son los circuitos electricos, mismos que se estudian apartir de la ley de Ohm.

  

LEY DE COULMB

¿Que es la ley  de ley de coulumb?
La ley de Coulomb puede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

 Un ejemplo de la ley de coulumb:

Dos cargas iguales se repelan y dos diferentes 

se atraen .

  

Formula de la ley de coulumb:

La Ley de Coulomb determina las propiedades de fuerza electrostática que surgen de una o varias fuerzas eléctricas. Guarda una gran similitud con la Ley de Gravitación Universal.
La Ley de Coulomb fue enunciada por Charles-Augustin de Coulomb en 1785, gracias a una balanza de torsión con la que realizaba los experimentos (midiendo así la fuerza de atracción o de repulsión que sufrían dos cargas eléctricas).
La ecuación de la ley de Coulomb es la siguiente:

F = es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca (función de que las cargas sean positivas o negativas).
q = son las cargas sometidas al experimento.
Epsilon = permitividad.
ud = vector director que une las cargas q1 y q2.
d = distancia entre las cargas.
Al cociente 1/4(pi)E se le llama Constante de Coulomb. 

Les dejo una pagina de internet para checar algunos ejeccicios:
http://www.youtube.com/watch?v=ZXMpt1pM4dg

CAMPO ELECTRICO

¿Que es un campo electrico?
Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.
Los campos eléctricos estáticos (también conocidos como campos electrostáticos) son campos eléctricos que no varían con el tiempo (frecuencia de 0 Hz). Los campos eléctricos estáticos se generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc.

  

Ecuacion de campo electrico:
E= F/ q0


Ejemplo de campo magnetico les dejo un link.
http://www.youtube.com/watch?v=i5yYdOpohUM

Tipos de campo electrico: 

  

POTENCIAL ELECTRICO

El potencial eléctrico en un punto es el Trabajo requerido para mover una carga unitaria (trabajo por unidad de carga) desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es 0. Matematicamente se expresa por:

V = W / q

Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

V_B - V_A = W_AB / q_0.

 _{Les dejo el link para un ejemplo de este tema:}

 _{http://www.youtube.com/watch?v=lH-bryXPkCM} 

                          

CORRIENTE ELECTRICA

¿Que es una corriente electrica?
La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

RESISTENCIA ELECTRICA Y LEY DE OHM.... :)

Resistencia electrica

es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto grado al paso de la corriente eléctrica. En función del valor de esta propiedad, los materiales se clasifican en conductores, semiconductores o aislantes:

• Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores eléctricos podemos nombrar a los metales.
• Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio, al arseniuro de galio...
• Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los plásticos.

- Resistencia

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (s) y del material con el que está fabricado, mediante la siguiente expresión:

Donde: R = resistencia. r = resistividad. L = longitud.   s = Sección. 

CIRCUITOS ELECTRICOS RESESIVOS EN SERIE, PARALELO Y MIXTO 

Los circuitos electricos son representaciones graficas de elementos conectados entre si para formar una trayectoria por la cual circula una corriente electrica en la que la fuente de energia y el disposotivo consumidor de energuia estan conectados por medio de cables conductores.

Circuitos electricos 

Circuitos serie
Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

 

Circuitos Paralelo
Se define un circuito paralelo  como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se  bifurca en cada nodo. Su característica mas importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.

 

Circuito Mixto

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

 

 Les dejo unos link para que observen como se hace para encontrar cada uno de los valores

1.- MIXTO:  http://www.youtube.com/watch?v=mFczznm2UDQ 

2.- PARALELO: http://www.youtube.com/watch?v=pT01UUKDyFI&feature=related 

3.- EN SERIE.- http://www.youtube.com/watch?v=5BsvIO1rm4U 

 Instrumentos electricos de medicion 

 

La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.

La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios. 

 

MAGNETISMO

Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo.

Los imanes: Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural. Tipos de iman  Por su naturaleza exixten dos tipos de iman naturales y artificiales. Los primeros son aquellos materiales que poseen fuerzas  magneticas al ser extraidas de la tierra. Los  segundos son materiales que han sido inmantados de manera simulada. Campo magnetico Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad). La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

ELECTROMAGNETISMO

¿Que es el electromagnetismo?


El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y  polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

El selenoide

¿Que es un selenoide? 

 

  

Un solenoide es definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece comienza a operar como un imán.

La función principal de un solenoide es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide. Esta válvula opera de acuerdo a los pulsos eléctricos de su apertura y de su cierre. 

Induccion electromagnetica

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz comprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones.

Ley de faraday

La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa

La inducción electromagnética fue descubierta casi simultáneamente y de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y muchos otros dispositivos.

Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma de circuito en una región en la que hay un campo magnético. Si el flujo F a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente en el circuito (mientras el flujo está variando). Midiendo la fem inducida se encuentra que depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo.

Ley de Lenz

Los estudios sobre inducción electromagnética, realizados por Michael Faraday nos indican que en un conductor que se mueva cortando las líneas de fuerza de un campo magnético se produciría una fuerza electromotríz (FEM) inducida y si se tratase de un circuito cerrado ‘se’ produciría una corriente inducida. Lo mismo sucedería si el flujo magnético que atraviesa al conductor es variable.

La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.

Induccion mutua y autoinduccion

Cuando una corriente atraviesa una espira de una bobina, sobre ésta aparece un flujo, flujo que se transmitirá a las otras espiras de la bobina ( por estar juntas) induciendo en ellas una corriente que se opondrá a la causa que lo produjo. De la misma manera, si, pasado un cierto tiempo, se ha conseguido establecer una corriente a través de una bobina, cuando se desconecte aquélla (la corriente), cada espira, ante la disminución de flujo producida por el cese de la corriente, reaccionará creando una f.e.m. inducida que intentará mantener el flujo inicial.

De aquí que, debido a la interacción de unas espiras sobre otras, la bobina presenta una cierta inercia a cambiar su estado de flujo. A esta inercia, que depende de la construcción de la bobina, se le denomina AUTOINDUCCION  y se representa por la letra L.
L es la constante de proporcionalidad, siempre que el núcleo no esté saturado, entre el flujo y la corriente. De este modo: 


f = L I  La unidad de autoinducción es el HENRIO (H), y sus submúltiplos más usuales:

El milihenrio (mH) = 10^-3 H.
El microhenrio (mH) = 10^-6 H

Si se considera que L es constante, lo que prácticamente ocurre en un gran margen de corriente, la ley de Faraday aparecerá en la forma:

        D f                         D ( L I )                            D I  

E =  n --------- = n ------------ = n L  ----------- 
    D t                        D t                           D t 

El generador y motor electrico:

Los Motores y generadores eléctricos, son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dínamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.
Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce una corriente en el conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampère. Si una corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía una fuerza mecánica sobre el conductor.
La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura. Cuando el disco gira, se induce una corriente entre el centro del disco y su borde debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse para funcionar como un motor mediante la aplicación de un voltaje entre el borde y el centro del disco, lo que hace que el disco gire gracias a la fuerza producida por la reacción magnética.

Transformadores:

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.