Electricidad

Carga Eléctrica

Un átomo tiene igual número de electrones (e-) que de protones (p+), por lo tanto, la carga neta es nula debido a que son opuestos en signo y con igual valor absoluto. Pero si un cuerpo tiene:

• Más e- que p+: Decimos que está cargado negativamente.
• Más p+ que e-: Decimos que está cargado positivamente.

Propiedades de la Carga Eléctrica

• Se representa con la letra q.
• Unidad: Coulomb (C).
• Las cargas opuestas se atraen, mientras que las cargas iguales se repelen.
• Conservación de la carga: La acción de frotar no crea carga, sino que la transfiere de un objeto a otro (sólo se transfieren e-). «La carga no se crea ni se destruye, sino que se transfiere».
• Cuantización de la carga: El valor absoluto de la carga elemental es 1,6 x 10^-19 C y la carga eléctrica de un objeto es un múltiplo de este valor.

Fuerza Eléctrica

Dos objetos cargados eléctricamente que interactúan generan un par de fuerzas de acción a distancia llamada fuerza eléctrica.

• + + : Fuerza de repulsión
• – + : Fuerza de atracción

Propiedades de la Fuerza Eléctrica

• Es directamente proporcional al producto de las cargas.
• Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separación de las cargas: F ∝ 1/d².
• F₁₂ = F₂₁ (Principio de acción y reacción).

Ley de Coulomb

Relacionando todas las propiedades anteriores y agregando una constante, llegamos a la ley de Coulomb: El módulo de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

F = k * q₁ * q₂ / d², donde k es la constante de proporcionalidad, k = 9,0 x 10⁹ N⋅m²/C².

Campo Eléctrico

Si al colocar una carga q en un punto del espacio y sobre ella actúa una fuerza de origen eléctrico, podemos afirmar que en dicho punto existe un campo eléctrico (E).

Propiedades del Campo Eléctrico

• E = F_e / q  [N/C].
• Magnitud vectorial, por lo tanto, se representa con un vector.
• La zona donde actúa el campo eléctrico se representa mediante líneas de campo.
• El vector campo eléctrico es tangente a la línea de campo.
• E = F / q₂ = k⋅q₁ / d².
• Una carga negativa dentro de un campo eléctrico recibe una fuerza en sentido contrario al campo eléctrico. Una carga positiva experimenta una fuerza en el mismo sentido que el campo eléctrico.

Circuito Eléctrico

Es un conjunto de elementos eléctricos unidos por un conductor. Para que exista un circuito eléctrico es necesario disponer de tres elementos fundamentales:

1. Fuente o generador: Suministra la diferencia de potencial o voltaje necesario para que circule la corriente eléctrica. Ej: pilas, baterías, alternadores, etc.
2. Conductores: Por donde circula la corriente. Ej: cable de cobre.
3. Aparatos receptores: Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía. Ej: estufas, radios, computadoras, lámparas, motores, etc.

Sentido de la Corriente Eléctrica

El sentido de la corriente que se utiliza para trabajar con circuitos eléctricos es el convencional y no el real.

• Sentido convencional: Considera que el movimiento de las cargas positivas es de la terminal positiva a la negativa del generador.
• Sentido real: Es el de las cargas negativas que se mueven desde la terminal negativa hacia la positiva.

Tipos de Conexiones

Existen dos tipos de conexiones: en serie y en paralelo.

• Conexión en serie: Los elementos tienen un solo punto en común, que no está conectado a un tercer elemento. Si desconectamos uno de ellos, el circuito se abre y deja de circular corriente por el otro.
• Conexión en paralelo: Los receptores están conectados a los mismos puntos del circuito, a estos puntos se les llaman nudos. Si desconectamos uno de los receptores, el otro cierra el circuito, por lo que puede seguir circulando la corriente por él.

Instrumentos de Medida

• Amperímetro: Mide la intensidad de la corriente en un punto del circuito. Se conecta en serie.
• Voltímetro: Mide la diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos del circuito. Se conecta en paralelo.

Corriente Eléctrica

Se denomina corriente eléctrica a cualquier flujo de carga eléctrica.

Existen dos tipos: alterna (CA) y continua (CC).

• Corriente continua (CC): Las cargas viajan en un mismo sentido.
• Corriente alterna (CA): Varía su sentido constantemente.

Intensidad de Corriente Eléctrica (i)

Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por una sección transversal de un conductor por unidad de tiempo. El elemento que se usa para medirla es el amperímetro.

i = q / Δt  [A]

Energía Potencial Eléctrica

La energía potencial eléctrica es la energía que posee una partícula determinada debido a la posición que ocupa en un campo eléctrico. El campo ha de ser conservativo.

Resistencia Eléctrica

Se puede definir como la oposición que ofrece un conductor al pasaje de las cargas eléctricas a través de él.

R = ΔV / i  [Ω]

Ley de Ohm

La intensidad de corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial, siendo la constante de proporcionalidad la resistencia eléctrica.

Diferencia de Potencial

Para que se produzca una corriente eléctrica en un conductor es necesario que exista una diferencia de potencial entre sus extremos. La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito es el trabajo realizado por unidad de carga que circula entre dichos puntos. Unidad: Volt (V). Se mide con un voltímetro.

Potencia Eléctrica

Es la rapidez con la que se transforma la energía, o sea, es el trabajo por unidad de tiempo.