Conceptos
básicos de la electricidad
La
palabra electricidad se
deriva de la raíz griega elektron, que significa ámbar.
La
electricidad se define
como un fenómeno físico que se origina del movimiento de partículas subatómicas
por medio de cargas eléctricas a través de la atracción y repulsión de
las mismas, además de ser considerada una fuente de energía tan variable que
tiene aplicaciones en el transporte, el clima y la iluminación, por mencionar algunos
ejemplos. La electricidad se usa para generar:
·
Luz mediante
lámparas.
·
Calor mediante
resistencias como las parrillas y hornos eléctricos.
· Movimiento mediante
motores que transforman la energía eléctrica en mecánica como la licuadora.
· Señales mediante sistemas
electrónicos como los circuitos electrónicos de celulares, computadoras,
televisiones y cualquier aparato electrónico.
Por
otra parte, la Electricidad es una rama de la Física que estudia todos los
fenómenos relacionados con las cargas eléctricas en reposo o movimiento. Para
su estudio se divide en:
1. Electroestática: Rama de la electricidad que se encarga de estudiar
las cargas eléctricas en reposo.
2. Electrodinámica: Estudia
los fenómenos relacionados con las cargas
eléctricas en movimiento.
La carga
eléctrica (q) es una propiedad fundamental de la materia y base de todos
los fenómenos de interacción eléctrica.
Las
cargas eléctricas son de dos tipos:
Los
cuerpos se constituyen por átomos y estos, a su vez, por partículas subatómicas
denominadas protones, electrones y neutrones.
El
neutrón es una
partícula subatómica sin carga neta y se representa con el símbolo (n).
El
protón es una
partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva de 1.6 x 10−19C y se representa con el símbolo (e+).
El
electrón es una
partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa de 1.6 x 10−19C y se representa con el símbolo (e-).
La
ley de atracción y repulsión se cumple de la siguiente forma:
Para
representar las cargas utilizaremos los signos positivo para el protón y
negativo para el electrón. En la siguiente tabla se muestran las
características de los componentes del átomo.
|
Partícula |
Símbolo |
Carga (C)* |
Masa (kg) |
|
Electrón |
e- |
−1.6 × 10−19 |
9.10 × 10−31 |
|
Protón |
e+ |
+1.6 × 10−19 |
1.67 × 10−27 |
|
Neutrón |
n |
0 |
1.67 ×
10−27 |
Al
pasar un peine por nuestro cabello en varias ocasiones estamos generando
fricción entre las partículas de ambos; si acercamos un globo al hacer este
movimiento, el cabello pierde electrones y los gana el globo. Por lo tanto, la
carga eléctrica no se crea ni se destruye, se transfiere.
La
carga eléctrica de un cuerpo aparece cuando éste pierde o gana electrones, y se
dice que cualquier carga eléctrica de magnitud q es un múltiplo entero
de la carga elemental e, es decir:
Clasificación
de los materiales
Un
medio o material que permite el movimiento de las cargas eléctricas
(electrones) en respuesta a una fuerza eléctrica, se denomina conductor.
Los
materiales
conductores son los que se pueden electrizar en toda su superficie, debido
a que los electrones se mueven libremente. Los metales por lo general son buenos
conductores de la electricidad.
El
flujo de las partículas cargadas es lo que se conoce como corriente eléctrica. Las partículas cargadas en una cierta
dirección de un conductor chocan con los átomos, produciendo una pérdida de
energía que se manifiesta en forma de calor.
Una
medida de oposición que presentan las partículas cargadas al moverse libremente
en una cierta dirección de un material conductor es lo que se conoce como resistencia eléctrica.
Los
materiales que no permiten que las partículas cargadas se muevan hacia otra
región del material a una fuerza eléctrica, son llamados aislantes por ejemplo, la madera.
Existen
otros tipos de materiales cuyas propiedades son intermedias entre los
conductores y aislantes; se llaman semiconductores.
Algunos
ejemplos de materiales con estas características son:
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