UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES LICENCIATURA EN REDES INFORMATICAS
FUNDAMENTOS ELECTRICOS Grupo: 11R-202 Equipo1
TEMA 1:
PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD
INTRODUCCIÓN
Este trabajo nos va ayudar a entender todo lo relacionado con la electricidad ya que utilizamos y necesitamos en nuestra vida cotidiana. La electricidad es una fuente de energía que con los tiempos vuelve cada vez más importante e indispensable para todos, ya que las maquinarias y artefactos modernos necesitan de esta para su funcionamiento, por lo tanto hay que cuidar y no malgastarlo. Algo tan básico hoy en día como la iluminación, no sería posible si no conociéramos la energía eléctrica. El fenómeno de la electricidad se ha estudiado desde la antigüedad, pero su estudio científico comenzó en los siglos XVII y XVIII. A finales del siglo XIX, los ingenieros lograron aprovecharla para uso doméstico e industrial. La rápida expansión de la tecnología eléctrica la convirtió en la columna vertebral de la sociedad industrial moderna
Se conocerá algunas definiciones que nos ayudará entender el concepto de electricidad, carga eléctrica, campo eléctrico y magnético.
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Concepto de Electricidad La electricidad es un conjunto de fenómenos producidos por el movimiento y la interacción entre cargas eléctricas positivas (llamadas electrones) y negativas (llamadas protones) de los cuerpos. Es también la rama de la Física que estudia este tipo de fenómenos eléctricos. Comúnmente se habla de electricidad para referirse a la corriente eléctrica.
Electrones: es una partícula elemental estable cargada negativamente que constituye uno de los componentes fundamentales del átomo.
Protones: es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que se encuentra dentro del núcleo atómico de los átomos.
La electricidad constituye una forma de energía que está presente en casi todas las actividades humanas de una sociedad
desarrollada. Gran parte de los
aparatos y máquinas que utilizamos funcionan gracias a ella. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.
Importancia y uso de la electricidad en el mundo actual Importancia La electricidad además de ser un servicio es una necesidad básica para poder realizar una gran cantidad de actividades. En todos los lugares del mundo se nos hace necesario e indispensable usar la electricidad, la utilizamos para hacer muchas actividades de uso diario, esta nos ayuda a efectuar de manera más fácil y rápida. Sin electricidad no se podrían efectuar muchas tareas porque ella es la base
del
funcionamiento
de
muchas
máquinas,
desde
pequeños
electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y así mismo de todos los dispositivos electrónicos. 2
Uso de la electricidad en el mundo actual
Industrias: se utiliza para mover motores, para obtener calor y frío.
Transporte: parte del transporte público (y dentro de él los ferrocarriles y los metros) emplea energía eléctrica. No obstante, se lleva ya tiempo trabajando en versiones eléctricas de los vehículos de gasolina, pues supondrían una buena solución para los problemas de contaminación y ruido que genera el transporte en las ciudades. Incluso es posible (aunque no habitual) emplear la electricidad para hacer volar un avión.
Agricultura: Especialmente para los motores de riego, usados para elevar agua desde los acuíferos, y para otros usos mecánicos.
Hogares: La electricidad se utiliza en los hogares para usos térmicos (calefacción, aire acondicionado, agua caliente y cocina), siendo la única energía empleada para la iluminación y los electrodomésticos.
En el comercio, la administración y los servicios públicos: se ha ampliado su uso con la cada vez mayor aplicación de sistemas de procesamiento de la información y de telecomunicaciones, que necesitan electricidad para funcionar.
Medicina: Los equipos de medicina usan electricidad.
La estructura atómica El átomo es la menor partícula de un elemento que posee sus propiedades químicas. Está formado por un núcleo, rodeado por una o más partículas con carga eléctrica negativa llamadas "electrones". La mayor parte de la masa del átomo está en el núcleo, y en él reside también la carga eléctrica positiva, los "protones", portadores de dicha carga. Completan la estructura nuclear los "neutrones", partículas de masa similar a los protones pero eléctricamente neutros.
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Todo átomo está formado por dos partes, que son: a) Núcleo Atómico: corresponde a la zona central. En él se encuentra la mayor masa del átomo.
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Protones (+ ): Están en el núcleo del átomo, Posee carga eléctrica positiva y tiene una masa significativa.
-
Neutrones (n): Se encuentra en núcleo del átomo, no tienen carga eléctrica, tienen masas muy similares a las de los protones y son los responsables de mantener unidos los protones en el núcleo.
b) Corteza atómica o Zona extra nuclear: corresponde a la zona que rodea el núcleo. Es la parte más voluminosa del átomo.
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Electrones ( − ): Se encuentra en la corteza del átomo, giran alrededor del núcleo a gran velocidad, tienen carga eléctrica negativa.
Carga Eléctrica La Carga Eléctrica es aquella propiedad de determinadas partículas subatómicas que se produce cuando se relacionan unas con otras, esta interacción es electromagnética y se hace con las cargas positivas y negativas de la partícula. Cualquier elemento considerado materia tiene un conjunto de cargas, positivas, negativas y fraccionadas (Quarks), existe un movimiento de las partículas que contiene este elemento y genera a su vez un campo electromagnético que
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interactúa con su entorno, lo que lo rodea también tiene electromagnetismo por lo que la interacción entre campos es constante. Por ejemplo cuando se frotan dos materiales distintos como plástico y vidrio ocurre eso con muchos de sus átomos, liberan y aceptan electrones, por lo tanto uno de los materiales queda cargado positivamente (sus átomos liberaron electrones) y el otro negativamente (con más electrones). La carga eléctrica de un cuerpo se dice que es:
Negativa, cuando tiene más electrones que protones.
Positiva, cuando tiene menos electrones que protones.
Neutra, cuando tiene igual número de electrones que de protones.
Propiedades de la carga eléctrica 1. Hay dos tipos de cargas en la naturaleza, con la propiedad de que las cargas de signos diferentes se atraen unas a otras y cargas de signos iguales se rechazan o repelen.
2. La fuerza de atracción o repulsión entre las cargas varía con el inverso al cuadrado de su distancia de separación. 3. La carga se conserva; esto de acuerdo a la ley de conservación de la materia y la energía. Aquellas sustancias que pierden electrones se cargan positivamente y las que ganan electrones, se cargan negativamente. 4. La carga esta cuantizada: esto es que posee valores unitarios ya predispuestos. En el caso del protón, su carga es de +1 y del electrón es de -1. 5
Nociones de campos eléctricos El concepto de campo eléctrico fue introducido en la teoría electromagnética para describir las fuerzas existentes entre cargas eléctricas. El campo eléctrico en un punto del espacio producido por una o varias cargas eléctricas se define en términos de la fuerza que experimenta una unidad de carga estacionaria situada en dicho punto. El campo eléctrico E se expresa en voltios por metro (V/m), o su múltiplo kV/m (1 kV/m = 1.000 V/m). Como cada carga está rodeada de un campo eléctrico, es razonable considerar que las cargas son las fuentes que producen estos campos. Si ambas cargas son de distinto signo la fuerza que se ejerce será atractiva, y si son de distinto signo será repulsiva (ver figura).
La intensidad del campo eléctrico creado por una carga es inversamente proporcional cuadrado de la distancia, lo cual hace que disminuya rápidamente cuando la distancia a la carga aumenta. El valor del campo eléctrico es función de la tensión del sistema eléctrico; es decir, cuanto mayor sea la tensión del dispositivo más intenso será el campo eléctrico que genere. Existe un campo eléctrico natural, creado por las cargas eléctricas
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presentes en la ionosfera. Su valor varía desde 100-400 V/m en condiciones de buen tiempo, hasta 20.000 V/m en condiciones de fuerte tormenta. (Ver figura).
Campo estático natural de la tierra
Nociones de campos Magnéticos Los campos magnéticos son producidos por cargas en movimiento, es decir, por corrientes eléctricas; aunque también se pueden producir campos magnéticos con imanes permanentes. El campo magnético H en un punto dado del espacio se define como la fuerza que se ejerce sobre un elemento de corriente situado en dicho punto, y se expresa en amperios por metro (A/m). Así pues, el campo eléctrico existe siempre que haya cargas eléctricas, mientras que sólo hay campo magnético cuando esas cargas están en movimiento, es decir, cuando hay un flujo de corriente eléctrica (Ver Figura)
El flujo de corriente crea un campo magnético
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El campo magnético, al igual que el campo eléctrico, disminuye rápidamente cuando aumenta la distancia respecto de la fuente que lo genera.
CONCLUSIÓN
En un período de tiempo relativamente corto, la energía eléctrica ha pasado de ser inexistente a ser imprescindible en todas las facetas de nuestra vida.
La carga eléctrica es la unión de átomos, protones, electrones cambiando su
energía
de
positiva
a
negativa
o
viceversa
y
determina
su
electromagnetismo.
Lar cargas positivas y negativas se repelan por su deferencia y se atraen.
La energía eléctrica no está exenta de inconvenientes: las centrales térmicas producen gran cantidad de humos y emisiones contaminantes; en las nucleares, a los riesgos de accidentes, potencialmente grave, hay que sumar la generación de un importante volumen de residuos de difícil eliminación; las instalaciones hidráulicas alteran profundamente el régimen de los ríos.
BIBLIOGRAFÍA Fuentes de Libros
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Electricidad y Electrónica, Autor: Julio Olmo Escribano (Edición 2005)
Fuentes de Internet
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http://www.disnorte-dissur.com.ni/que-es-la-electricidad.html
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https://es.slideshare.net/francoborges7/carga-elctrica-y-suspropiedades?next_slideshow=1
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https://www.iberdroladistribucion.es/socdis/gc/prod/es_ES/contenidos/docs/ 6-Campos_electricos_UNESA.pdf
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