Taller de electricidad: Conceptos básicos de electricidad PRESENTADO POR PARMENIDES VIERA CARDONA 1. ¿Cuáles son las partes de un átomo? ¿Qué carga hay en cada parte? ¿Cuándo decimos que un átomo está cargado negativamente? 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Define cada carga eléctrica Indica cuando se atraen y cuando se repelen dos cargas eléctricas Define corriente eléctrica Define diferencia de potencial ¿Qué condiciones debe cumplir un circuito eléctrico? En un circuito eléctrico, ¿a qué se debe el movimiento de carga? ¿Cuál es la misión de un generador en un circuito? Dibuja dos circuitos donde se refleje el sentido convencional y electrónico de la corriente 10.Define la intensidad de la corriente eléctrica. ¿Qué aparato utilizamos para medir su valor? ¿Cómo se conecta 11.Escribe las diferencias que hay entre corriente continua y corriente eléctrica 12.¿Qué es la fuerza electromotriz de un generador? 13.¿Qué dispositivo se utiliza para medir la diferencia de potencial o tensión eléctrica? ¿Cómo se conecta? 14.¿Qué diferencia hay entre un conductor y un aislante eléctrico? 15.Define resistencia eléctrica. ¿en qué unidad se mide su valor? ¿de qué depende el valor de la resistencia de un conductor eléctrico? Escriba la fórmula para su cálculo. Desarrollo 1. ¿Cuáles son las partes de un átomo? Átomo: |es la parte más pequeña en la que puede dividirse un elemento sin que pierda sus características físicas y químicas. Está compuesto principalmente por protones, electrones y neutrones. protones: se trata de una partícula subatómica con carga eléctrica positiva. El número atómico del protón determina las propiedades químicas de dicho átomo. Neutrones: es un tipo de partícula subatómica presente en el núcleo de los átomos y dotada de una carga eléctrica neutra Los neutrones se hallan ordinariamente en el núcleo de la mayoría de los átomos. se mantienen allí unidos por fuerzas nucleares fuertes, mientras que los electrones danzan alrededor en distintas orbitas. Electrones: es un tipo de partícula subatómica que presenta carga eléctrica estrictamente negativa, y que se encuentra orbitando activamente el núcleo del átomo (compuesto por protones y neutrones). Los electrones juegan un rol esencial en determinadas fuerzas y fenómenos físicos de la naturaleza, como la electricidad, el magnetismo o la conductividad térmica, y en gran medida determinan las uniones atómicas, tanto iónicas (de pérdida o ganancia de electrones) o covalentes (de uso conjunto de electrones). Cuando están en desplazamiento los electrones generan capos eléctricos, que pueden afectar las partículas a su alrededor. La Carga del protón; el pronto cuenta con una carga eléctrica positiva 1.602-19 coulomb. la carga del neutrón; el neutrón no tiene carga eléctrica puesto que es una partícula neutra. la carga del electrón; el electrón cuenta con carga negativa 1.602-19 coulomb. Decimos que un átomo está cargado negativamente; cuando se carga de electrones y queda con más electrones que protones ósea que se ha ionizado negativamente. 2. Cargas eléctricas: Carga eléctrica positiva: son aquellas que poseen mayor carga de protones que de neutrones o que en su totalidad tienen su polaridad positiva. Carga eléctrica negativa: son las que poseen mayor carga de electrones que de protones o que en su totalidad tienen polaridad negativa. Cargas eléctricas resistivas: son aquellas que pueden resistir el flujo de la electricidad disipando cierta cantidad de esta energía en forma de calor. Cargas eléctricas capacitoras: disponen de un capacitor que le permite almacenar energía y un aislante no conductivo en las dos superficies conductivas. Esto produce que al momento que el capacitor hace contacto con la energía eléctrica se acumulen los electrones de la corriente en torno de la placa adjunta a la terminal, donde se llega a aplicar corriente eléctrica. Carga eléctrica combinada: son la que puede combinar capacitores, inductores y resistores para realizar funciones específicas. 3. Las cargas eléctricas, cuando se atraen y cuando se repelen. La ley de cargas enuncia que las cargas de igual signos se repelen y las cargas con diferentes signos se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signos (por ejemplo, dos cargas positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos (una carga positiva y una negativa), son de atracción. Las fuerzas que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representan gráficamente con líneas de fuerza electrostáticas. 4. Corriente eléctrica. es el flujo de carga eléctrica que recorre un material conductor. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior de su estructura molecular, lo cual genera al mismo tiempo un campo eléctrico a su alrededor. Este movimiento de partículas se inicia siempre en el polo positivo del material, pero se produce en dirección negativo-positivo, ya que los entrones (de carga negativa) son atraídos por la positividad dejando libre un espacio que ocupa otro detrás suyo y así sucesivamente. Para trasmitirse, las corrientes eléctricas requieren que disponga de una gran cuota de electrones libres, es decir ubicados en la última orbita alrededor del núcleo y por lo tanto susceptible de movilizarse, al estar menos fuerte atraídos por este. 5. Diferencia de potencial. es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesara cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. En definición más simple. La diferencia de potencial o voltaje es la cantidad de energía o fuerza que necesita un electrón para desplazarse del punto (a) a un puto (b). esta es representada de la siguiente manera: Joule/coulomb=1voltio 6. Condiciones que debe cumplir un circuito eléctrico Para decir que existe un circuito eléctrico cualquiera, es necesario disponer siempre de tres elementos o componentes fundamentales. una fuente (E) de fuerza electromotriz, que suministre la energía eléctrica necesaria en voltio. El flujo de una intensidad (i) de corriente de electrones en amperios. Existencia de una resistencia o carga (R) en ohmios, conectada al circuito, que consuma la energía proporciona la fuente de fuerza electromotriz y la transforme en energía útil, como puede ser, encender una lámpara, proporcionar frio o calor, poner en movimiento un motor, amplificar sonidos por altavoz, reproducir una imagen en una pantalla, etc. Si no se cuenta con esos tres componentes, no se puede decir que exista un circuito eléctrico. 7. Movimiento de carga El movimiento de carga se debe principalmente a la diferencia de potencial que se le pueda ampliar para que las cargas puedan moverse y que haya cargas libres o casi libre. Si se considera un conductor, este tiene cargas libres que pueden moverse a la mas mínima diferencia de potencial que se le aplique. Por ejemplo, los métales y el gafito. 8. ¿Cuál es la misión de un generador en un circuito? la misión principal de los generadores en los circuitos eléctricos es mantener la diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en energía eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se genera una fuerza electromotriz. 9. Ejemplo de circuitos. 10.Intensidad de la corriente eléctrica: Es la cantidad de electricidad o carga eléctrica que circula atreves de un circuito en la unidad de tiempo. para denominar la intensidad se utiliza la letra (i) y su unidad es el amperio (A). Ejemplo; I=10A La intensidad de corriente viene dada por la siguiente formula: I es igual a Q sobre T. Donde: I es intensidad expresada en amperios. Q es carga eléctrica expresada en culombios. T es tiempo expresado en segundos. Habitualmente en vez de llamarla intensidad de corriente, se utilizan indistintamente los términos intensidad o corriente. El instrumento que se utiliza para medir la corriente es el amperímetro es utilizado para medir la intensidad o corriente eléctrica. Es el instrumento industrial más adecuado y usado para medir intensidades. Los amperímetros se conectan en serie en el circuito, por lo que es atravesado por la corriente del circuito donde se haya intercalado, y lógicamente, nos medirá la corriente eléctrica que lo atraviesa, que es la misma que la del circuito. 11.Diferencia entre corriente alterna y continua La diferencia principal de la corriente alterna continua es: Que la altera es el flujo de carga eléctrica que varía en su dirección, con cambios en el voltaje y la corriente y la continua es un flujo constante y no hay cambios en el voltaje. La diferencia entre corriente alterna y la corriente continua no solo tienen que ver con las características de flujo eléctrico, si no con la aplicación en la vida cotidiana. La corriente alterna tiene como ventaja; mayor eficiencia de uso, su transporte es más económico, aprovechamiento con fines domésticos e industriales y se puede convertir en corriente continua. La corriente continua tiene como ventaja; se almacena en forma de batería, es más segura, permite su uso en múltiples dispositivos sin perder una conexión. 12.Fuerza electromotriz. Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas atreves de un circuito cerrado. Por ejemplo Un generador, baterías o pilas. 13.El dispositivo que se utiliza para medir la diferencia de potencial es: El voltímetro; es un instrumento de medición que sirve para medir el voltaje o lo que es lo mismo la diferencia de potencial, Con este se mide la cantidad de carga eléctrica positiva a medida que entre en un punto en un circuito y luego mide la entrada negativa a medida que pasa atreves de otro punto. El voltímetro se conecta en paralelo a los dos puntos donde se desea medir la tensión. El terminal positivo del voltímetro se conecta al terminal positivo de la tensión. 14.Diferencia entre conductor y aislante eléctrico La diferencia entre material conductor y material aislante es que los materiales conductores permiten que las cargas eléctricas fluyan con facilidad por su cuerpo mientras que los aislantes dificultan ese flujo o lo niega. Los materiales que son buenos conductores son aquellos formados por átomos que en su último nivel o capa de valencia tiene menos de cuatro electrones de valencia, por lo que esos materiales son los mejores conductores, puesto que sus electrones se pueden mover con facilidad y ello da como resultado que sean buenos conductores como el caso del cobre el oro y la plata; en cambio cuando un material aislante es electrizado, solo se electriza la parte donde ocurrió el contacto por lo que no permite que las cargas circulen a través de él. 15.Resistencia eléctrica Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrica cerrado, atenuando o frenado el libre flujo de las cargas eléctricas o electrones. cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en si una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. La resistencia eléctrica se mide en ohmios (Ω) y se representa con la letra R R=V/I. El valor depende de la longitud y grosor del conductor puesto que es directamente promocional a su longitud ya que entre mayor sea su longitud su resistencia también será mayor y es inversoramente promocional al calibre del conductor; entre menor sea el calibre, mayor será la resistencia y entre mayor sea su calibre presentara menor resistencia al paso de electrones. La fórmula de la resistencia es 𝑉 𝐼 =𝑅
