QUE ES LA ELECTRICIDAD La electricidad (del griego ήλεκτρον élektron, cuyo significado es ‘á!ar"#$ es el con%unto de fen&enos f'sicos relacionados con la resencia y flu%o de cargas eléctricas) *e anifiesta en una gran +ariedad de fen&enos coo los rayos, la electricidad estática, la inducci&n electroagnética o el flu%o de corriente eléctrica) s una fora de energ'a tan +ersátil -ue tiene un sinn.ero de alicaciones, or e%elo/ transorte, cliati0aci&n, iluinaci&n y coutaci&n ) La electricidad se anifiesta ediante +arios fen&enos y roiedades f'sicas/ •
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Carga eléctrica: La carga eléctrica es una roiedad de la ateria -ue se anifiesta ediante fuer0as de atracci&n y reulsi&n) La carga se origina en el átoo, -ue está couesto de art'culas art'culas su!at&icas su!at&icas cargadas coo el electr&n electr&n y el rot&n)12 rot&n)12 La carga carga uede transferirse transferirse entre los cueros or contacto directo o al asar or un aterial conductor, generalente etálico) l térino electricidad estática se refiere a la resencia de carga en un cuero, or lo general causado or dos ateriales distintos -ue se frotan entre s', transfiriéndose carga uno al otro) Corriente eléctrica: *e conoce coo corriente eléctrica al o+iiento de cargas eléctricas) La corr corrie ient nte e ued uede e esta estarr rod roduc ucid ida a or or cual cual-u -uie ierr art art'c 'cul ula a carg cargada ada eléc eléctr tric ica aen ente te y en o+iiento) Lo ás frecuente es -ue sean electrones, ero cual-uier otra carga e n o+iiento se uede definir coo corriente) *e ide en aerios) Campo eléctrico: 3n cao eléctrico se crea or un cuero cargado en el esacio -ue lo rodea, y roduce una fuer0a -ue e%erce so!re otras cargas u!icadas en el cao) 3n cao eléctrico act.a entre dos cargas de odo uy arecido al cao gra+itatorio -ue act.a so!re dos asas) 4oo él, se e5tiende 6asta el infinito y su +alor es in+ersaente roorcional al cuadrado de la distancia) el cao eléctrico uede roducir atracci&n o reulsi&n) 4oo el cao eléctrico se define en térinos de fuer0a, y una fuer0a es un +ector, entonces el cao eléctrico eléctrico ta!ién es un +ector, +ector, con agnitud agnitud y direcci&n direcci&n)) sec'fic sec'ficaent aente, e, es un cao +ectorial) Potencial eléctrico: es la caacidad -ue tiene un cao eléctrico de reali0ar tra!a%o) *e ide en +oltios) 3na carga e-ue7a u!icada en un cao eléctrico e5erienta una fuer0a, y ara lle+ar esa carga a ese unto en contra de la fuer0a necesita 6acer un tra!a%o) l otencial eléctrico en cual-uier unto se define coo la energ'a re-uerida ara o+er una carga de ensayo u!icada en el infinito a ese unto) 8or lo general se ide en +oltios, donde un +oltio es el otencial -ue necesita un %ulio de tra!a%o ara atraer una carga de un culo!io desde el infinito) Magnetismo: *e denoina electroagnetiso a la teor'a f'sica -ue unifica los fen&enos eléctricos y agnéticos) *us fundaentos son o!ra de 9araday, ero fueron forulados or rier riera a +e0 de odo odo cole coleto to or :a5;el :a5;ell, l, edia ediante nte cuatro cuatro ecuaci ecuacione ones s difere diferenci ncial ales es +ectoriales, conocidas coo ecuaciones de :a5;ell)
La electricidad se usa ara generar/ • • • •
Luz, ediante láaras Calor , aro+ec6ando el efecto =oule Moimiento, ediante otores -ue transforan la energ'a eléctrica en energ'a ecánica ediante sisteas sisteas electr&ni electr&nicos, cos, couestos couestos de circuitos circuitos eléctricos eléctricos -ue incluyen incluyen Se!ales, ediante co coon onen ente tes s acti acti+o +os s (tu! (tu!os os de +ac' +ac'o, o, tran transi sist stor ores es,, diod diodos os y circ circui uito tos s inte integr grad ados os## y coonentes asi+os coo resistores, inductores y condensadores)
"IST#RIA
l fen&eno de la electricidad se 6a estudiado desde la antig>edad, ero su estudio cient'fico sisteático coen0& en los siglos ?@AA y ?@AAA) B finales del siglo ?A?, los ingenieros lograron aro+ec6arla ara uso doéstico e industrial) La ráida e5ansi&n de la tecnolog'a eléctrica la con+irti& en la coluna +erte!ral de la sociedad industrial oderna)
PR#PIEDADES EL$CTRICAS DE L#S MATERIALES La osi!ilidad de transitir corriente eléctrica en los ateriales deende de la estructura e interacci&n de los átoos -ue los coonen) Los átoos están constituidos or art'culas cargadas ositi+aente (los rotones#, negati+aente (los electrones# y neutras (los neutrones#) La conducci&n eléctrica en los conductores, seiconductores, y aislantes, se de!e a los electrones de la &r!ita e5terior o ortadores de carga, ya -ue tanto los electrones interiores coo los rotones de los n.cleos at&icos no ueden desla0arse con facilidad) Los ateriales conductores or e5celencia son etales, coo el co!re, -ue usualente tienen un .nico electr&n en la .ltia caa electr&nica) stos electrones ueden asar con facilidad a átoos contiguos, constituyendo los electrones li!res resonsa!les del flu%o de corriente eléctrica)
C#%DUCTI&IDAD ' RESISTI&IDAD La conducti+idad eléctrica es la roiedad de los ateriales -ue cuantifica la facilidad con -ue las cargas ueden o+erse cuando un aterial es soetido a un cao eléctrico) La resisti+idad es una agnitud in+ersa a la conducti+idad, aludiendo al grado de dificultad -ue encuentran los electrones en sus desla0aientos, dando una idea de lo !uen o al conductor -ue es) Los ateriales se clasifican seg.n su conducti+idad eléctrica o resisti+idad en conductores, dieléctricos, seiconductores y suerconductores)
Con(uctores eléctricos: *on los ateriales -ue, uestos en contacto con un cuero cargado de electricidad, transiten ésta a todos los untos de su suerficie) Los e%ores conductores eléctricos son los etales y sus aleaciones) 5isten otros ateriales, no etálicos, -ue ta!ién oseen la roiedad de conducir la electricidad, coo son el grafito, las soluciones salinas (or e%elo, el agua de ar# y cual-uier aterial en estado de lasa) 8ara el transorte de la energ'a eléctrica, as' coo ara cual-uier instalaci&n de uso doéstico o industrial, el etal ás eleado es el co!re en fora de ca!les de uno o +arios 6ilos) Blternati+aente se elea el aluinio, etal -ue si !ien tiene una conducti+idad eléctrica del orden del CD E de la del co!re es, sin e!argo, un aterial uc6o enos denso, lo -ue fa+orece su eleo en l'neas de transisi&n de energ'a eléctrica en las redes de alta tensi&n) 8ara alicaciones eseciales se utili0a coo conductor el o ro) Dieléctricos: *on los ateriales -ue no conducen la electricidad, or lo -ue ueden ser utili0ados coo aislantes) Blgunos e%elos de este tio de ateriales son +idrio, ceráica, lásticos, goa, ica, cera, ael, adera seca, orcelana, algunas grasas ara uso industrial y electr&nico y la !a-uelita) Bun-ue no e5isten ateriales a!solutaente aislantes o conductores, sino e%ores o eores conductores, son ateriales uy utili0ados ara e+itar cortocircuitos (forrando con ellos los conductores eléctricos, ara antener ale%adas del usuario deterinadas artes de los sisteas eléctricos -ue, de tocarse accidentalente cuando se encuentran en tensi&n, ueden roducir una descarga# y ara confeccionar aisladores (eleentos utili0ados en las redes de distri!uci&n eléctrica ara fi%ar los conductores a sus soortes sin -ue 6aya contacto eléctrico#) Blgunos ateriales, coo el aire o el agua, son aislantes !a%o ciertas condiciones ero no ara otras) l aire, or e%elo, es aislante a teeratura a!iente y seco ero, !a%o condiciones de frecuencia de la se7al y otencia relati+aente !a%as, uede con+ertirse en conductor)