Electricidad

Las cargas eléctricas son partículas que ejercen fuerzas atractivas y repulsivas
entre ellas. Se dividen en dos tipos diferentes: las cargas positivas y las cargas
negativas. Una positiva y una negativa se atraen entre sí. Si se atraen, deben ser
de distinta carga. Las cargas negativas repelen a las cargas negativas. Las cargas
positivas también se repelen entre sí.
En la actualidad se conoce que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada. La
unidad más elemental de carga es la del electrón y que corresponde a: 1,6× 10-19
culombios y es conocida como carga elemental. El valor de la carga eléctrica de
un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que
posea en exceso o en defecto, con relación al número de protones.
En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de carga eléctrica se
denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la
distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual. La fuerza de
atracción o de rechazo de una carga a otra depende de la cantidad de las cargas y
de la separación que existe entre ellas.
Para calcular la fuerza con la que se atraen dos cargas eléctricas de distinto signo
utilizaremos la fórmula de la Ley de Coulomb, la cual nos dice que la fuerza con
que se atraen estas dos partículas es directamente proporcional al producto de las
cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas eléctricas dentro de un
conductor debido a una diferencia de potencial entre sus extremos, por eso dentro
del conductor aparece un campo eléctrico que moverá a las cargas eléctricas.
En un sentido más amplio la corriente eléctrica es la circulación de cargas o
electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, las cargas se mueven siempre
del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz
o de un generador de corriente.
Es una magnitud física cuyo valor nos indica la cantidad de carga eléctrica que
pasa por la sección transversal del conductor en cada unidad de tiempo,
matemáticamente se le puede expresar así: I = Q / t
En el Sistema Internacional de Unidades, la intensidad de corriente se expresa en
C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Para obtener
una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por
segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el
galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro AMPERÍMETRO
Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por
el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado
por dicha corriente.
Los electrones circulan siempre en el mismo sentido y con un valor constante. La
producen dínamos, pilas, baterías, acumuladores. CORRIENTE CONTINUA
La tensión eléctrica o diferencia de potencial, también denominada voltaje es una
magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial entre dos puntos.
También se puede definir como el trabajo por unidad de carga eléctrica ejercido
por un campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos
posiciones determinadas. Este traslado de cargas es lo que se conoce como
corriente eléctrica.
En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que
necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito
eléctrico cerrado. La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y
depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo
eléctrico, que es un campo conservativo.
La unidad de medición del voltaje es el voltio, o Julios / Culombio. El potencial
eléctrico se puede medir con un voltímetro
Es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o
indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Gracias a
la tecnología actual encontramos también voltímetros digitales.
COMO SE MIDE?? Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el
voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos
entre los que tratamos de efectuar la medida, con lo que con poca intensidad de
corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el
desplazamiento de la aguja indicadora.
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier
fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita
la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo
y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de impulsar las cargas eléctricas
a través de un circuito cerrado.
ENERGÍA ELÉCTRICA
Es la capacidad que tiene la corriente eléctrica para realizar un trabajo. La unidad
de la energía eléctrica es el Julio
Es la energía o trabajo desarrollada en la unidad de tiempo: P = W/ t. La unidad
internacional de la potencia es el vatio Cuando la potencia se mide en Kw y el
tiempo en horas, la unidad de la energía o trabajo es el Kw/h
Es toda oposición o dificultad que encuentra la corriente a su paso por un circuito
eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas
eléctricas o electrones.
La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio
que se le representa con la letra griega omega (Ω), que es la resistencia de un
conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una
tensión de 1 voltio.
La resistencia de un circuito eléctrico determina cuánta corriente fluye en el
circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La resistencia de un material
puede definirse como la relación entre la diferencia de potencial y la corriente en
dicha resistencia, así: R = V / I
“La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es
directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente
proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en
la siguiente fórmula o ecuación: I = V /R
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1Ω) es el valor que posee una
resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V)
de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).
Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se
encuentra el uso de un ohmímetro.
El ohmímetro de forma obligatoria hay que colocar en paralelo al componente
estando éste separado del circuito (sin que le atraviese ninguna intensidad). Mide
resistencias en Ohmios
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada
permiten el paso de electrones. Está compuesto por: GENERADOR o
ACUMULADOR. HILO CONDUCTOR. RECEPTOR o CONSUMIDOR.
ELEMENTO DE MANIOBRA.
Son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre
los extremos de un conductor.
Formado por un MATERIAL CONDUCTOR, que es aquel que opone poca
resistencia al paso de la corriente eléctrica.
Pulsador: Permite abrir o cerrar el circuito sólo mientras lo mantenemos pulsado
Interruptor: Permite abrir o cerrar un circuito y que este permanezca en la misma
posición hasta que volvamos a actuar sobre él.
Conmutador: Permite abrir o cerrar un circuito desde distintos puntos del circuito.
Un tipo especial es el conmutador de cruce que permite invertir la polaridad del
circuito, lo usamos para invertir el giro de motores
Se define un circuito en serie, aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo
tiene un camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos
intermedios.
Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se
bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el
potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.
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.
Según sea la magnitud de la resistencia, los materiales se pueden clasificar en
conductores, aislantes y semiconductores.
Conductores sólidos: Los metales como el cobre, la plata Conductores líquidos: El
agua, con sales como cloruros, sulfuros y carbonatos que actúan como agentes
reductores (donantes de electrones), conduce la electricidad.
Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y
compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, entre otros.
Aislantes son aquellos que presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica
Aislantes Sólidos: En los sistemas de aislación de transformadores destacan las
cintas sintéticas PET (tereftalato de polietileno).
El líquido aislante sintético más utilizado desde principios de la década de 1930
hasta fines de los 70's fue el Ascarel o PCB, que dejo de usarse por ser muy
contaminante. Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas.
Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el
nitrógeno, este último a presiones de 1 atmósfera.
La electrólisis o electrolisis es el proceso que separa los elementos de un
compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por
los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los
aniones en el ánodo (una oxidación). Fue descubierta accidentalmente en 1800
por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. Entre
los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló las
leyes de la electrólisis que llevan su nombre
Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o
aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras
que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo
(electrodo negativo).
La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz
griega de las palabras. Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que
van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es
el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el
camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se
dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en
pilas.
LEYES DE FARADAY
PRIMERA LEY ”Las masas de las sustancias depositadas o liberadas en cada
electrodo durante una electrólisis son proporcionales a la cantidad de electricidad
que ha pasado a través de la celda electrolítica”. La cantidad de electricidad se
refiere a la cantidad de carga eléctrica, que en general se mide en culombios.
“Para una misma cantidad de corriente eléctrica, las masas depositadas en los
electrodos son proporcionales a los equivalentes químicos de las sustancias”, o lo
que es lo mismo: “Para una misma cantidad de carga eléctrica, la masa de las
sustancias depositadas o liberadas en los electrodos es proporcional a su masa
atómica y al número de electrones intercambiados por cada una de ellas".
POTENCIAL ELÉCTRICO
Las células tienen una diferencia de potencial en su membrana plasmática
 potencial de membrana en reposo (PMR).
El citoplasma es eléctricamente negativo frente al fluído extracelular.
El PMR es necesario para la excitabilidad de neuronas, músculo
esquelético, músculo liso y el corazón. También es importante en la función
de otras células no excitables como epiteliales ( órganos de los sentidos) o
linfáticas.
1.-Difusión iónica
2.-El efecto de la bomba Na+,K+-ATPasa
3.- Aniones no difusibles
Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se
genera una diferencia de potencial.
El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra la tendencia de un ión a
difundir según la diferencia de concentración.
Si no hay una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana, un ión
tenderá a ir de lo mismo que si se tratara de una partícula no cargada.
Se alcanza el equilibrio electroquímico cuando una carga de compartimento
aumenta de tal modo que repele más iones positivos.
La Ecuación de Nerst es un Potencial de membrana que iguala el gradiente de
difusión y previene el movimiento neto de un ión.
El potencial de la membrana celular es más electronegativo hacía el interior,
respecto del exterior. Los iones que son transportados activamente no están en
equilibrio electroquímico a ambos lados de la membrana:
Proteinas y fosfatos tienen carga negativa a un pH normal.
Estos aniones atraen cationes cargados positivamente que pueden difundir
a través de los canales celulares.
La membrana es más permeable al K+ que al Na+. 20 a 100 veces más
permeable al K+ Gradientes de concentración para Na+ y K+.
La bomba Na+/ K+ATPasa bombea 3 Na+ fuera por cada 2 K+ dentro. La
bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).
El electrodo interno registra una diferencia de potencial de -90 mV con respecto al
electrodo externo.  Potencial de membrana en reposo
Si no hay influencias exteriores se mantiene en -90 mV.
Mecanismo del potencial de acción:
1. Potencial de membrana en reposo
2. Estimulo despolarizante umbral: apertura canales Na+ VoltajeDependientes
3. Entrada rápida de Na+: despolarización
4. Cierre canales Na+, apertura Canales K+
5. Salida de iones K+: hiperpolarización
6. Canales de K+ siguen abiertos, iones K+ continúan egresando del
interior celular.
7. Vuelta a potencial en reposo.