LA ELECTRICIDAD

INTRODUCCIÓN

Lo que hoy llamamos historia fue e en alguna oportunidad presente es por ellos que actualmente tenemos lo que tenemos hoy en día desde los inventos mas simples a los más complejos fueron realizados por personas que pudieron ser nuestros vecinos, ellos fueron las raíces del frondoso árbol del cual hoy disfrutan los seres humanos, entre los que podemos mencionar la energía eléctrica siendo esta el invento que dio un vuelco a la vida cotidiana ya que en años anteriores las personas no tenían el gozo de tener luz en horas nocturnas, a continuación se desglosara algunos temas relacionados con grandes científicos  padres de la electricidad.

ANTECEDENTES HISTORICOS

TALES DE MILETO

(Mileto, actual Grecia, 624 a.C.-?, 548 a.C.) Filosófo y matemático griego. Ninguno de sus escritos ha llegado hasta nuestros días; a pesar de ello, son muy numerosas las aportaciones que a lo largo de la historia, desde Herodoto, Jenófanes o Aristóteles, se le han atribuido. Entre las mismas cabe citar los cinco teoremas geométricos que llevan su nombre (todos ellos resultados fundamentales), o la noción de que la esencia material del universo era el agua o humedad. Aristóteles consideró a Tales como el primero en sugerir un único sustrato formativo de la materia; además, en su intención de explicar la naturaleza por medio de la simplificación de los fenómenos observables y la búsqueda de causas en el mismo entorno natural, Tales fue uno de los primeros en trascender el tradicional enfoque mitológico que había caracterizado la filosofía griega de siglos anteriores. 

BENJAMÍN FRANKLIN

El gran aporte de Benjamín Franklin fue proponer y explicar que un rayo obedece al mismo fenómeno presentado en el Jarrón de Leyden. Franklin pensó que al elevar una cometa que interceptara un rayo, éste debía bajar por el hilo conductor de la cometa hasta una llave metálica, y de ella a tierra. Si esto sucedía así, entonces el fenómeno del rayo era igual al de un fluido eléctrico en laboratorio, es decir, a la descarga producida en un Jarrón de Leyden. KKKKKKKKKKKKKKKKKK

Lo que propuso Franklin fue, traer la naturaleza al laboratorio, como lo hacemos hoy con el ánimo de modelar los fenómenos que estudiamos. Lo cierto es que a Franklin no le cayó ningún rayo, pues si así hubiera sucedido, Franklin hubiera muerto en ese momento. 

 CHARLES AGUSTÍN COULOMB

Charles Agustín Coulomb, el más grande físico francés en cuyo honor la unidad de carga eléctrica se denomina coulomb, nació en Francia en 1736. 

La mayor aportación de Coulomb a la ciencia fue en el campo de la electrostática y el magnetismo, en 1777 inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas. Con este invento, Coulomb pudo establecer el principio, conocido ahora como Ley de Coulomb: la fuerza entre las cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa. 

Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidente del Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta.

ALEJANDRO VOLTA

1745 ---1827 1745 ---1827 Alejandro Volta físico italiano que investigo la electricidad e invento una pila eléctrica también investigo el encendido de gases por la chispa eléctrica de su pila con una pistola de vidrio que llenaba de gases y después hacia saltar un tapón a guisa de proyectil Posteriormente los siguientes investigadores bautizaron con su nombre la unidad de tensión eléctrica Voltio físico italiano que investigo la electricidad e invento una pila eléctrica también investigo el encendido de gases por la chispa eléctrica de su pila con una pistola de vidrio que llenaba de gases y después hacia saltar un tapón a guisa de proyectil Posteriormente los siguientes investigadores bautizaron con su nombre la unidad de tensión eléctrica Voltio

GEORG SIMÓN OHM

Georg Simón Ohm (1787-1854) Este físico alemán, conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes eléctricas, nació en Erlangen, en cuya universidad estudió. Fue Profesor de matemáticas y física en una escuela militar de Berlín y director del Instituto Politécnico de Nuremberg y, después de sufrir muchas críticas en su país, mientras su fama se extendía fuera de Alemania, fue, en 1849, nombrado catedrático de física experimental en la Universidad de Munich, puesto que ejerció hasta su muerte.      DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

Estudio la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su nombre (Ley de Ohm: U = I R). También se interesó por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias luminosas. La unidad de resistencia eléctrica, el ohmio, recibe este nombre en su honor.

JOSEH THOMSON

Como resultado de una serie de experimentos con los rayos catódicos, Joseh Thomson resolvió la diferencia que había entre algunos científicos que pensaban que los rayos catódicos correspondían a partículas cargadas negativamente y otros pensaban que eran ondas de luz. Determinó la velocidad en que viajaban los rayos y la razón carga/masa haciendo pasar los rayos a través de campos eléctricos y magnéticos. Comparó la razón carga/masa encontrada para el electrón con la del átomo de hidrógeno, calculando que la masa del átomo de hidrógeno era 1.000 veces mayor que la del electrón.   DDDDDDDDD

Viendo que el valor de carga/masa para los rayos catódicos se mantenía igual, aunque se usaran diferentes gases en el tubo (aire, hidrógeno, dióxido de carbono) y del metal (aluminio, hierro, platino) usado como cátodo, concluyó que estos rayos consistían en partículas cargadas negativamente y que eran constitutivos fundamentales de toda materia. Estas partículas son los electrones.

 

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

·         Átomo: Es la menor cantidad de un elemento que entra en combinación química y que no puede reducirse a partículas más simples por procedimientos químicos.

·         Electrón: Es la subparticula de carga negativa que se encuentra girando dentro del átomo. El valor absoluto del electrón es: 1.6O210x10x10-19C/e.

·         Protón: Es la subpartícula de carga positva que se localiza dentro del núcleo del átomo, su peso es aproximadamente 1.837 veces mayor al del electrón.

·         Neutrón: Se localiza dentro del núcleo, no tiene carga, su peso es muy similar al del protón.

PENDULO ELECTRICO.

Fue inventado por Alexander Bain en 1840VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
El péndulo eléctrico es un sencillo dispositivo empleado con fines didácticos para poner de manifiesto ciertos fenómenos electrostáticos. Consiste usualmente en una pequeña esfera de saúco que pende de un hilo de seda y generalmente se utiliza un par de ellos para mostrar como interactúan entre sí. La ligereza de la bola de saúco permite que ésta experimente un gran desplazamiento cuando sobre ella actúan fuerzas electrostáticas al acercársele un objeto cargado. Es un material aislante, pero la presencia de cierta cantidad de humedad (absorbida del aire) combinada con algunas sales propias de la madera del saúco le confieren una pequeña movilidad a la carga eléctrica; esto es lo que hace que la madera (o la semilla) del saúco sea particularmente adecuada para estos experimentos.
La explicación es que al acercar el cuerpo cargado, aparece una cierta acumulación de carga de signo opuesto en el lado más próximo de la bola cuya atracción por la del cuerpo provoca el acercamiento del péndulo; al tocarse, parte de la carga del cuerpo se transfiere a la bola de saúco, acumulándose cierta carga, ahora del mismo signo, en la bola lo que origina la repulsión. 

ELECTROSCOPIO.

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo. El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas.El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas.

FORMAS DE ELECTRIZAR A LOS CUERPOS

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Los cuerpos se electrizan al perder o ganar electrones. Si un cuerpo posee carga positiva, esto no significa exceso de protones, pues no tiene facilidad de movimiento como los electrones. Por lo tanto, debemos entender que la carga de un cuerpo es positiva si pierde electrones y negativa cuando los gana. Los cuerpos se electrizan por: frotamiento, contacto e inducción MMMMMMMM

FROTAMIENTO

Los cuerpos electrizados por frotamiento producen pequeñas chispas eléctricas, como sucede cuando después de caminar por una alfombra se toca un objeto metálico o a otra persona, o bien al quitarse el suéter o un traje de lana. Otro ejemplo de electrización por frotamiento es cuando el cabello se peina con vigor pierde algunos electrones, adquiriendo entonces carga positiva; mientras tanto el peine gana dichos electrones y su carga final es negativa.  HHHHHHHHHHHHHH
Si el cuarto es oscuro las chispas se verán además de oírse. Estos fenómenos se presentan en climas secos o cuando el aire está seco, ya que las cargas electrostáticas se escapan si el aire está húmedo.   {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{

             CONTACTO
Este fenómeno de electrización se origina cuando un cuerpo saturado de electrones cede algunos a otro cuerpo con el cual tiene contacto. Pero si un cuerpo carente de electrones o con carga positiva, se une con otro, atraerá parte de los electrones de dicho cuerpo.   ÑÑÑÑKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

               INDUCCIÓN

Esta forma de electrización se presenta cuando un cuerpo se carga eléctricamente al acercarse a otro ya electrizado. Por ejemplo una barra de plástico cargada al acercarse a un trozo de papel en estado neutro o descargado. A medida que la barra se aproxima, rechaza los electrones del papel hasta el lado más alejado del átomo. Así pues, la capa superficial del papel más próxima a la barra cargada, tiene el lado positivo de los átomos, mientras la superficie más alejada tiene el lado negativo.  KKKKKK

Como la superficie positiva del papel está más cerca a la barra que la superficie negativa, la fuerza de repulsión es menor a la de atracción y la barra cargada atrae el pedazo de papel. 

TIPOS DE CARGAS ELEECTRICAS

CARGAS RESISTIVAS

Un resistor es un mecanismo que resiste el flujo de la electricidad. Al hacerlo, parte de la energía eléctrica es disipada como calor. Dos cargas comunes resistivas son los bulbos de luz incandescente y los calentadores eléctricos. La resistencia (R) es medida en ohms. Un bulbo de luz incandescente produce luz al pasar corriente eléctrica a través de un filamento en un vacío. La resistencia del filamento causa que se caliente y la energía eléctrica es convertida en energía luminosa. Los calentadores eléctricos trabajan de la misma manera, excepto que ellos producen una poca, si acaso, de luz. La corriente eléctrica y el voltaje en una carga resistiva se dicen estar "en fase" uno con otro. Como el voltaje se eleva o cae, la corriente también se eleva y cae con éste.

CARGAS CAPACITORAS

Un capacitor almacena energía eléctrica. Las dos superficies conductivas están separadas por un aislante no conductivo. Cuando una corriente eléctrica es aplicada a un capacitor, los electrones de la corriente se acumulan en la placa adjuntada a la terminal a la cual es aplicada la corriente eléctrica. Cuando la corriente es retirada, los electrones fluirán de regreso a través del circuito para alcanzar la otra terminal del capacitor. Los capacitores son utilizados en motores eléctricos, radio circuitos, fuentes de poder y muchos otros circuitos. La capacidad de un capacitor para almacenar energía eléctrica es llamada capacitancia (C). La unidad principal de medida es el faradio, pero la mayoría de los capacitores están medidos en microfaradios. La corriente lleva el voltaje de un capacitor. El voltaje a través de las terminales comienza a cero voltios mientras la corriente está a su máximo. A medida que la carga se desarrolla en la placa del capacitor, el voltaje se eleva y la corriente cae. A medida que un capacitor se descarga, la corriente se eleva y el voltaje cae.

CARGAS INDUCTIVAS

Un inductor puede ser cualquier material conductor. Cuando un cambio de corriente pasa a través de un inductor, éste induce un campo magnético alrededor de este mismo. Girando el inductor en una bobina incrementa el campo magnético. Un principio similar ocurre cuando un conductor es colocado en un campo magnético cambiante. El campo magnético induce una corriente eléctrica en el conductor. Ejemplos de cargas inductivas incluyen transformadores, motores eléctricos y bobinas. Dos series de campos magnéticos en un motor eléctrico opuestos uno con otro, forzan al árbol del motor para que gire. Un transformador tiene dos inductores, uno primario y uno secundario. El campo magnético en el devanado primario induce una corriente eléctrica en el devanado secundario. Una bobina almacena energía en un campo magnético que induce cuando un cambio de corriente pasa a través de éste y libera la energía cuando la corriente es retirada. La inductancia (L) es medida en henrios. El cambio de voltaje y corriente en un inductor están fuera de fase. A medida que la corriente se eleva al máximo, el voltaje cae.

CARGAS COMBINADAS

Todos los conductores tienen alguna resistencia bajo condiciones normales y también exhiben influencias inductivas y capacitivas, pero esas pequeñas influencias son generalmente despreciadas para fines prácticos. Otras cargas hacen uso de varias combinaciones de inductores, capacitores y resistores para llevar a cabo funciones específicas. El condensador eléctrico de un radio utiliza inductores variables o capacitores en combinación con un resistor para filtrar un rango de frecuencias mientras permite sólo una banda estrecha pasar a través del resto del circuito. Un tubo de rayos catódicos en un monitor o televisor utiliza inductores, resistores y la capacitancia inherente del tubo para controlar y desplegar una imagen en las cubiertas de fósforo del tubo. Los motores de una fase con frecuencia utilizan capacitores para ayudar al motor durante el encendido y la marcha. El capacitor de inicio provee una fase adicional de voltaje al motor a partir de que éste cambia la corriente y voltaje fuera de fase recíprocamente.

CONDUCTORES Y AISLADORES

Los materiales presentan distintos comportamientos ante el movimiento de cargas eléctricas.

CONDUCTORES

Los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus átomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad.

AISLADORES

Los aisladores son materiales que presentan cierta dificultad al paso de la electricidad y al movimiento de cargas. Tienen mayor dificultad para ceder o aceptar electrones. En una u otra medida todo material conduce la electricidad, pero los aisladores lo hacen con mucha mayor dificultad que los elementos conductores.