Principios Básicos de la Electricidad

CONCEPTOS Y LEYES FUNDAMENTALES DE LA

ELECTRICIDAD

Esquema conceptual

N E U T R O N E S

L e y d e C O U L U M B

E l e c t r o s t á t i c a

L e y d e O H M

E l e c t r o d i n á m i c a

E L E C T R O N E S P R O T O N E S

A T O M O S

M A T E R I A

Conceptos y leyes fundamentales de la Electricidad

Estructura de la Materia

Molécula: partícula más pequeña que mantiene su naturaleza original.

Átomo: elementos químicos o cuerpos simples en lo que podemos dividir a las moléculas.

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(-)

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 ElectricidadELECTRICIDAD

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 ELECTRICAMENTE.

– Permanecerá constante hasta que los pongamos en contacto con un CONDUCTOR.

25.61 =culombio

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.

221

d

QQKF

×=

Campo eléctrico

• Para dos conductores de cargas opuestas, el espacio que los rodea se encuentra sometido a la influencia de ellos, denominandose 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 LINEA DE FUERZA

Intensidad decampo 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

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 =

Resistencia Eléctrica (1)

• Aislantes:– Materiales que no dejan pasar la corriente o la dejan

pasar muy dificilmente.

• 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 (2)

s

lR ϕ=

• φ = resistividad o resistencia específica

• l = longitud del conductor

• s = sección transversal del conductor

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.

)(

)()(

Ω=

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

En el próximo tema...

• Veremos los circuitos básicos:– Serie– Paralelo– Mixto

• Con la aplicación de la LEY DE OHM y la POTENCIA.