física presentación

1. UNIVERSIDAD SANTA MARIA
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL
ASIGNATURA: FISICA II
LA ELECTRICIDAD EN LA FÍSICA
Integrantes:
Castro, Ricardo
Garcés, María
Niño, Lisandro
Ruz, Alan
Zambrano, Michelle
Profesor:
Javier Guerra

2. Se define como una magnitud escalar que nos permite obtener
una medida del campo eléctrico a través de la energía potencial
que adquiriría una carga en un punto
Potencial Eléctrico
Se representa con la letra U y su unidad son los Joules. Se define como la energía que tiene una carga
con respecto a su posición en un campo eléctrico y representa el valor del trabajo que realiza una
fuerza externa para mover dicha carga desde el infinito hasta esa posición.
El potencial eléctrico puede hallarse en un punto “P” a
una distancia “r” de la carga que se estudia a través de la
siguiente fórmula:

3. Calcule el potencial en el punto P situado en el centro del cuadrado de cargas puntuales de la figura.
Suponga que d = 1.3 m y que las cargas son: q1 = + 12 nC, q2 = - 24 nC, q3 = + 31 nC, q4 = + 17 nC
Ejemplo
Por lo que se puede deducir que:
Si la carga Q es
positiva
Su potencial es positivo Alto Potencial
Si la carga Q es
negativa
Su potencial es negativo Bajo potencial

4. Diferencia de Potencial Eléctrico
Cuando dos puntos de un campo eléctrico tienen diferentes potenciales eléctricos
se conoce como una diferencia de potencial el cual se relaciona directamente con
el concepto de trabajo eléctrico.
La diferencia de potencial entre dos puntos A y B puede obtenerse mediante la
fórmula:
Existe también una forma de relacionar el potencial eléctrico
con el campo eléctrico.
Partiendo de la fórmula del trabajo eléctrico se obtiene esta
fórmula:

5. Jaula de Faraday
Una jaula de Faraday es una caja metálica, cuyo efecto provoca
que el campo electromagnético en el interior de un conductor
en equilibrio se anuló. Se emplean para proteger de descargas
eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.

6. Como Funciona
El funcionamiento de La jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la
caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red;
los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, empiezan a moverse. Como la carga del electrón es negativa, los
electrones se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados
de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda
con un defecto de electrones (carga positiva). Este desplazamiento de las cargas hace que en el interior de la caja se cree un
campo eléctrico de sentido contrario al campo externo. Como en el interior de la caja no hay campo ninguna carga puede
atravesarla.

7. ¿Qué aplicaciones tiene en nuestra vida
cotidiana?
En la protección de equipos electrónicos delicados, tales
como repetidores de radio, discos duros y televisiones,
situados en cumbres de montañas y expuestos a las
perturbaciones electromagnéticas causadas por las
tormentas. Los microondas, escáneres, cables, etc.
Otros dispositivos, sin estar provistos de una jaula de Faraday
actúan como tal: los ascensores, los coches, los aviones, etc.
Por esta razón se recomienda permanecer en el interior del
coche durante una tormenta eléctrica, su carrocería metálica
actúa como una jaula de Faraday.

8. Energía potencial a partir de un campo
eléctrico
Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial
eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si
dicha unidad de carga recorre un circuito constituyéndose en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o
tensión) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de
carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara,
movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de
tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y
corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo).
Considérese una carga de prueba positiva Qo en presencia de un campo eléctrico y
que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si
se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de
potencial eléctrico se define como:

9. Campo eléctrico uniforme
La fuerza eléctrica sobre la carga será qE y apunta hacia abajo. Para mover la carga en la forma
descrita arriba, se debe contrarrestar esa fuerza aplicando una fuerza externa F de la misma
magnitud pero dirigida hacia arriba. El trabajo W realizado por el agente que proporciona esta
fuerza es:
Esta ecuación muestra la relación entre la diferencia de potencial y la intensidad de campo en un caso
sencillo especial.
El punto B tiene un potencial más elevado que el A. Esto es razonable porque un agente exterior tendría
que hacer trabajo positivo para mover la carga de prueba de A hacia B.

10. Campo eléctrico NO uniforme
En el caso más general de un campo eléctrico no
uniforme, este ejerce una fuerza sobre la carga de
prueba, tal como se ve en la figura. Para evitar que
la carga acelere, debe aplicarse una fuerza que sea
exactamente igual para todas las posiciones del
cuerpo de prueba.
Si el agente externo hace que el cuerpo de prueba se mueva
siguiendo un corrimiento a lo largo de la trayectoria de A a B, el
elemento de trabajo desarrollado por el agente externo es F*D .Para
obtener el trabajo total W hecho por el agente externo al mover la
carga de A a B, se suman las contribuciones al trabajo de todos los
segmentos infinitesimales en que se ha dividido la trayectoria.

11. Superficies equipotenciales
Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor
constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son
esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial
(r = cte).
Si recordamos la expresión para el trabajo, es evidente que:
.
cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza
electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula.
Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea
nulo, ésta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que
el campo eléctrico (paralelo a la fuerza) es siempre
perpendicular a las superficies equipotenciales. En la figura
anterior (a) se observa que en el desplazamiento sobre la
superficie equipotencial desde el punto A hasta el B el campo
eléctrico es perpendicular al desplazamiento.
Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden
resumir en:
 Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto,
perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen
hacia donde el potencial disminuye.
 El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una
misma superficie equipotencial es nulo.
 Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

12. Concepto de Tierra y Aterramiento
CONCEPTO DE TIERRA
Es un mecanismo de seguridad que forma parte de las instalaciones eléctricas y que consiste en conducir eventuales
desvíos de la corriente hacia la tierra, impidiendo que el usuario entre en contacto con la electricidad.
Esto quiere decir que cierto sector de las instalaciones está unido, a través de un conductor, a la tierra para que, en caso
de una derivación imprevista de la corriente o de una falla de los aislamientos, las personas no se electrocuten al entrar
en contacto con los dispositivos conectados a dicha instalación.
La tierra es, en definitiva, una superficie que pueda disipar la corriente eléctrica que reciba. Lo que llamamos puesta a
tierra consiste en un mecanismo que cuenta con las piezas metálicas enterradas (denominadas jabalinas, picas o
electrodos) y conductores de diferentes clases que vinculan los diversos sectores de la instalación.
ATERRAMIENTO
El aterramiento, también denominado hilo de tierra, toma de conexión a tierra, conexión de puesta a tierra o
simplemente tierra, se emplea en las instalaciones eléctricas para llevar a tierra cualquier derivación indebida de la
corriente eléctrica a los elementos que pueden estar en contactos con los usuarios.
Es una unión de todos los elementos metálicos que, mediante cables de sección suficiente entre las partes de una
instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo
atmosférico.

13. TOMA A TIERRA
La toma tierra es un sistema de protección al
usuario de los aparatos conectados a la red
eléctrica. consiste en una pieza metálica,
conocida como pica, electrodo o jabalina,
enterrada en el suelo con poca resistencia.
Cualquier contacto directo o por humedades
en el interior del aparato eléctrico, que
alcance sus partes metálicas con conexión a la
toma de tierra encontrara por ella un camino
de poca resistencia.
TIERRA FISICA
El termino de tierra física, se refiere al potencial de la superficie
de la tierra, el símbolo de la tierra en el diagrama de un circuito
es:
para hacer la conexión de este potencial de tierra a un circuito
eléctrico se usa un electrodo de tierra, que puede ser algo tan
simple como una barra metálica (usualmente de cobre) anclada
al suelo.

14. ALTA TENSION
En las líneas de alta tensión de la red de
transporte de energía eléctrica el hilo de
tierra se coloca en la parte superior de
las torres de apoyo de los conductores y
conectado eléctricamente a la
estructura de estas, que, a su vez, están
dotadas de una toma de tierra.
TIPOS DE ALTERRAMIENTO
• Sistema a tierra de corriente alterna
Es el más común, y la podemos encontrar en edificios, hogares,
producida por la diferencia de voltaje o corriente que tienen los
circuitos eléctricos que trabajan con este voltaje alterno.
• Duchas eléctricas
• Refrigeradores
• Transformadores
• Aparatos de telecomunicaciones
• Lavadoras