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Electricidad

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Nivel: 14-15 años Asignatura: Física y Química
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Contenido

Electricidad

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación e Informática.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.

Corriente eléctrica: el flujo de electrones que circula por un conductor en un determinado momento. Se mide en amperios.

Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.

Potencial eléctrico: es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado, va en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.

Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

La Ley de Ohm

V, I y R, los parámetros de la ley de Ohm

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica para entender los fundamentos principales de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial \({\displaystyle V}\) que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente {\displaystyle I}I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica \({\displaystyle R} \) que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre \({\displaystyle V}\) e \({\displaystyle I}\):   \({\displaystyle V=R\cdot I\,}\)

La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm,1​2​ y en la misma, \({\displaystyle V}\) corresponde a la diferencia de potencial, \({\displaystyle R} \) a la resistencia e \({\displaystyle I}\) a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

En física, el término ley de Ohm se usa para referirse a varias generalizaciones de la ley originalmente formulada por Ohm. El ejemplo más simple es:  \({\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} ,}\) donde J es la densidad de corriente en una localización dada en el material resistivo, E es el campo eléctrico en esa localización, y σ (sigma) es un parámetro dependiente del material llamado conductividad. Esta reformulación de la ley de Ohm se debe a Gustav Kirchhoff.

Circuito eléctrico

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos (como baterías, resistores, inductores, condensadores, interruptores, transistores, entre otros) que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada.

Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente continua, en corriente alterna y transitoria.

Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias, fuentes de voltaje y corriente. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente continua, se denomina: «circuito de corriente continua».

Un circuito que tiene componentes electrónicos se denomina circuito electrónico. Generalmente, estas redes son no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Elementos de un circuito

Componente: un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.

Circuito cerrado
 Circuito ejemplo

Nodo: punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A,B,C,D,E son nodos.C no se considera un nuevo nodo, porque se puede considerar el mismo nodo que A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).

Rama: porción del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 hay siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal solo puede circular una corriente.

Malla: cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.

Fuente: componente que se encarga de proporcionar energía eléctrica al circuito entero. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.

Conductor: es un objeto de material que permite el libre flujo de corriente,-sin resistencia-, haciendo contacto entre dos o más componentes electrónicos.

Créditos

Texto wikipedia.

Imagen:

  • De Waveguide2 (talk) (Transferred byNk/Originally uploaded by Waveguide2) - I created this work entirely by myself. (Originally uploaded on en.wikipedia), Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15536084
  • De José Luis Gálvez - Dibujo del autor (own work), Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=793579

Contenido

Electricidad

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.

Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación e Informática.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.

Corriente eléctrica: el flujo de electrones que circula por un conductor en un determinado momento. Se mide en amperios.

Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.

Potencial eléctrico: es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado, va en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.

Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

La Ley de Ohm

V, I y R, los parámetros de la ley de Ohm

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica para entender los fundamentos principales de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial \({\displaystyle V}\) que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente {\displaystyle I}I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica \({\displaystyle R} \) que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre \({\displaystyle V}\) e \({\displaystyle I}\): \({\displaystyle V=R\cdot I\,}\)

La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm,1​2​ y en la misma, \({\displaystyle V}\) corresponde a la diferencia de potencial, \({\displaystyle R} \) a la resistencia e \({\displaystyle I}\) a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

En física, el término ley de Ohm se usa para referirse a varias generalizaciones de la ley originalmente formulada por Ohm. El ejemplo más simple es: \({\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} ,}\) donde J es la densidad de corriente en una localización dada en el material resistivo, E es el campo eléctrico en esa localización, y σ (sigma) es un parámetro dependiente del material llamado conductividad. Esta reformulación de la ley de Ohm se debe a Gustav Kirchhoff.

Circuito eléctrico

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos (como baterías, resistores, inductores, condensadores, interruptores, transistores, entre otros) que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada.

Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente continua, en corriente alterna y transitoria.

Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias, fuentes de voltaje y corriente. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente continua, se denomina: «circuito de corriente continua».

Un circuito que tiene componentes electrónicos se denomina circuito electrónico. Generalmente, estas redes son no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Elementos de un circuito

Componente: un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.

Circuito cerrado
Circuito ejemplo

Nodo: punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A,B,C,D,E son nodos.C no se considera un nuevo nodo, porque se puede considerar el mismo nodo que A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).

Rama: porción del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 hay siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal solo puede circular una corriente.

Malla: cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.

Fuente: componente que se encarga de proporcionar energía eléctrica al circuito entero. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.

Conductor: es un objeto de material que permite el libre flujo de corriente,-sin resistencia-, haciendo contacto entre dos o más componentes electrónicos.

Créditos

Texto wikipedia.

Imagen:

  • De Waveguide2 (talk) (Transferred byNk/Originally uploaded by Waveguide2) - I created this work entirely by myself. (Originally uploaded on en.wikipedia), Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15536084
  • De José Luis Gálvez - Dibujo del autor (own work), Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=793579

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Materia y electricidad

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Para practicar

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La corriente eléctrica y sus aplicaciones

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Simula circuitos eléctricos básicos con Yenka (Basic Circuits)

Cargas y campos

Circuitos y esquemas (educaplus.org)

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Ley de Ohm

Lab de condensadores: Intro

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Mapa Conceptual: Electricidad

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