Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática LA ELECTRICIDAD I, Al final de esta entrada encontraran una actividad para realizar, la cual deberán enviar por correo electrónico, tomando fotografías de su trabajo para adjuntar como archivo, por favor poner en el asunto del correo su nombre completo, el número de la actividad y el grado al cual pertenece, el correo para recibir sus trabajos es profecarito2017periodo2@gmail.com la fecha de entrega de la presente actividad es el día 2 de octubre de 2020.
LA ELECTRICIDAD
La electricidad es una de las formas de energía más utilizadas por el ser humano. Dependemos de la electricidad hasta tal punto que en la actualidad no podríamos ni imaginar el colapso y el retroceso que sufriría nuestra sociedad si tuviéramos que prescindir de ella. La empleamos prácticamente para todo, y son pocas aquellas actividades en las que no interviene de una forma u otra.
Gracias a ella podemos iluminar nuestros hogares y funcionan nuestros electrodomésticos. Participa directamente en el funcionamiento de los medios de transporte como el ferrocarril, de sistemas de comunicación, de maquinas, en los procesos productivos de empresas y oficinas, en los hospitales etc......
La energía eléctrica esta presente en nuestra vida cotidiana y es
una energía fácil de obtener y de transportar, para obtener luz, calor, movimiento, etc. También resulta fácil de distribuir y controlar.
LA CARGA ELÉCTRICA
La materia, entendida como todo aquello que tiene masa y que, por tanto, ocupa un lugar en el espacio, ha sido uno de los grandes misterios de la humanidad. Una de las grandes preocupaciones de los científicos a lo largo de la historia ha sido conocer su constitución para poder llegar a predecir su comportamiento.
Gracias a los avances experimentales y teóricos del siglo XX, hoy conocemos mejor la estructura interna de la materia. Ahora sabemos que toda materia está formada por un conjunto de átomos que, a su vez, están constituidos por las llamadas partículas subatómicas: los electrones, los protones y los neutrones (principalmente).
En los átomos que forman la materia se pueden distinguir dos partes fundamentales:
El núcleo. Es la parte central del átomo y que ocupa una parte muy pequeña. En su interior se encuentran los protones y los neutrones, entre otras partículas subatómicas.
La corteza. Es la parte exterior del átomo y ocupa la mayor parte de su volumen. Esta parte está formada por un único tipo de partículas subatómicas, los electrones, que se mueven a una gran velocidad alrededor del núcleo, describiendo unas trayectorias elípticas llamadas órbitas.
¿de dónde viene la electricidad?
Los protones (dentro del núcleo del átomo) y los electrones (que forman la corteza) cuentan con una carga eléctrica. En ambos casos es la misma, con la diferencia de que la carga de protones es positiva y la de los electrones negativa.
Esto produce una fuerza de atracción y de repulsión entre las partículas subatómicas siguiendo una ley de relación muy sencilla: las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se repelen. Esto ocurre en el campo eléctrico, el espacio alrededor de la carga eléctrica de la materia.
En cambio, los neutrones no tienen carga eléctrica, ni positiva ni negativa. Por lo tanto, los neutrones no son atraídos ni repelidos por los protones ni los electrones.
La carga eléctrica es una propiedad general de la materia y se mide en una unidad llamada Coulomb (C).
La carga eléctrica de un átomo se considera nula debido a que tiene el mismo número de protones que de electrones, lo que se traduce en la misma cantidad de cargas positivas que negativas.
Sin embargo, existen algunas excepciones a tener en cuenta:
En algunas situaciones los átomos pueden perder o ganar electrones y quedar cargados eléctricamente. Estos átomos se llaman iones.
Cuando un átomo pierde uno o diversos electrones queda cargado positivamente y recibe el nombre de catión.
Si un átomo gana uno o varios electrones queda cargado negativamente, recibiendo el nombre de anión.
La energía eléctrica o electricidad es un fenómeno físico que se produce a raíz de las cargas eléctricas y de la interacción entre ellas. De esta forma, son los electrones y los protones las principales partículas subatómicas responsables de su aparición.
La electricidad se puede originar o transmitir provocando el movimiento de cargas eléctricas de un punto a otro. Se trata de una situación muy común dentro de la propia naturaleza, donde la energía eléctrica se manifiesta de diversas formas, transformándose en otros tipos de energía. Ejemplos de este fenómeno son las tormentas eléctricas o el sistema nervioso de los seres vivos.
La rama que estudia la interacción de las cargas eléctricas cuando estas están en reposo se denomina electrostática.
Materiales conductores y materiales aislantes
Las cargas eléctricas se pueden mover a través de los materiales, pero no lo hacen de la misma manera en todos ellos. A la propiedad que indica la facilidad con que las cargas se mueven a través de un material específico se la denomina conductividad.
Según su conductividad, podemos dividir todos los materiales en dos grandes grupos:
Materiales conductores: Son los que tienen una estructura atómica que favorece que las cargas eléctricas se puedan mover con facilidad por su interior. En general, todos los metales son buenos conductores.
Materiales aislantes: Son los que tienen los electrones muy ligados al átomo al que pertenecen, de manera que no se pueden mover con facilidad. Algunos ejemplos aislantes son la madera, la resina o el cristal.
Electricidad estática
Es la acumulación de cargas eléctricas en la superficie de un objeto. Esto se produce cuando los materiales se separan o se frotan entre si, causando cargas positivas (+) reunidas en un material y cargas negativas (-) sobre la otra superficie.
la fricción: es la fuerza que existe entre dos superficies que están en contacto, que se oponen al movimiento relativo entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática)
La corriente eléctrica
Cuando los electrones se mueven a través de un material conductor se origina lo que se denomina corriente eléctrica. Se trata de un movimiento de cargas eléctricas que se puede comparar, por ejemplo, con el que hace el agua de un río: de la misma manera que ponemos medir el caudal de un río en un punto concreto, podemos medir la intensidad de la corriente eléctrica.
Para que el movimiento de electrones se produzca es necesario que entre los extremos del conductor haya una diferencia de potencial a la que se denomina tensión o voltaje.
En un generador, el movimiento de electrones (de carga negativa) se produce desde su polo positivo hasta su polo negativo. Si, por el contrario, este flujo es al revés (de polo negativo a positivo), se considera que la corriente es negativa. De esta forma, el sentido del movimiento de los electrones determina la siguiente clasificación de corriente eléctrica:
Corriente continua: Se caracteriza porque los electrones se mueven en un solo sentido por el hilo conductor. Ejemplos de generadores de corriente continua son las pilas o las dinamos.
Corriente alterna: Su característica principal es que los polos del generador cambian de negativo a positivo en el mismo periodo, provocando que el flujo de electrones no mantengan el mismo sentido. La generación de este tipo de corriente la realizan los alternadores.
CIRCUITO ELÉCTRICO
Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los elementos de un circuito eléctrico que se utilizan para conseguirlo son los siguientes:
Generador: Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo una diferencia de tensión entre sus extremos.
Conductor: Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador.
Resistencia eléctrica: Son elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica.
Interruptor: Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los electrones y si está cerrado permite su paso.
Resistencias de los conductores eléctricos
La resistencia es la oposición que encuentra la corriente eléctrica para pasar por los materiales y esta depende de tres factores:
El tipo de material. Cada material presenta una resistencia diferente y unas características propias, habiendo materiales más conductores que otros. A esta resistencia se le llama resistividad [ρ] y tiene un valor constante. Se mide [Ω·m].
La longitud. Cuanto mayor es la longitud del conductor, más resistencia ofrece. Se mide en metros [m].
La sección. Cuanto más grande es la sección, menos resistencia ofrece el conductor. Se mide en [m2].
La resistencia de un conductor se cuantifica en ohmios (Ω), y se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
R = ρ • l / s
Asociación de resistencias
Las resistencias (y otros elementos del circuito) pueden conectarse de dos formas diferentes:
1. Asociación en serie. Los elementos asociados se colocan uno a continuación del otro. La corriente eléctrica tiene un único camino por recorrer, habiendo así la misma intensidad en todo el circuito. Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias conectadas en serie, la resistencia equivalente se puede calcular como:
Req = R1 + R2 + R3 + R4
2. Asociación en paralelo. Se crean derivaciones en el circuito. La corriente eléctrica que sale del generador tiene distintos caminos por recorrer. Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias asociadas en paralelo, la resistencia equivalente del circuito se calcula como:
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4
Todos los componentes de un circuito eléctrico son representados gráficamente mediante símbolos elementales aceptados por normas internacionales. Los esquemas de los circuitos eléctricos son dibujos simplificados que se utilizan para ver de forma clara y rápida como están conectados los circuitos.
La Ley de Ohm
La Ley de Ohm, impulsada en 1827 por el matemático y físico alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica. Se utiliza para determinar la relación que existe entre la diferencia de potencial, la intensidad de corriente y la resistencia.
La ley de Ohm dice: "en un circuito eléctrico, la intensidad de la corriente que lo recorre es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia que este presenta". Su fórmula es la siguiente:
V=R • I
La Ley Joule
La ley de Joule muestra la relación que existe entre el calor generado por una corriente eléctrica que circula por un conductor, la corriente misma, la resistencia del conductor y el tiempo que está circulando la corriente. Esta ley lleva el nombre del físico británico James Prescott Joule, quien en 1845 demostró que el calor es:
Proporcional al tiempo durante el que pasa la corriente eléctrica.
Proporcional al cuadrado de la intensidad que circula.
Proporcional a la resistencia del conductor.
La fórmula es la siguiente:
W = R • I2 • t
El efecto Joule limita la corriente eléctrica que pueden transportar los cables de las conducciones eléctricas.
Actividad
1. ¿Qué partículas son responsables de los fenómenos eléctricos?
2. ¿Cómo se carga positivamente un cuerpo? ¿y negativamente?
3. ¿Cuándo hay diferencia de cargas entre dos cuerpos?
4. ¿Qué es la corriente eléctrica?
5. ¿Qué hace que se muevan los electrones desde un punto hasta otro?
6. ¿Qué son los polos de una pila?
7. ¿Qué es la tensión eléctrica?¿En qué unidades se mide? ¿Qué aparato la mide?
8. ¿Cuáles son las partes de un circuito? Define cada parte.
9. ¿Qué es la intensidad de corriente? ¿En qué unidades se mide? ¿Qué aparato la mide?
10. Qué es la resistencia eléctrica de un material? ¿En qué unidades se mide?
11. ¿¿Cuáles son los tipos de conexiones en los circuitos? Diferencias y características.
Referencias
https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-materia-carga-electrica
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