El documento describe la electricidad como un fenómeno físico originado por las cargas eléctricas que se manifiesta en fuerzas y es la base del funcionamiento de máquinas y dispositivos electrónicos. Explica que la electricidad puede producirse por inducción y se ha convertido en una importante forma de energía debido a su facilidad de generación y distribución.

1. La electricidad (del griego elektron , cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. Se puede observar de forma natural en los rayos, que son descargas eléctricas producidas por el rozamiento de las partículas de agua en la atmósfera (electricidad estática) y es parte esencial del funcionamiento del sistema nervioso . Electricidad Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.

2. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción- fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica — se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones. La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se ejercen también fuerzas magnéticas. Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones)

3. Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende de el valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen. Fuerza electrica La fuerza entre dos cargas se calcula como: q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2 d = Distancia de separación entre las cargas Fe = Fuerza eléctrica

4. La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido. Dirección de la fuerza eléctrica Si se trata únicamente de dos cargas, la dirección de la fuerza es colineal a la recta que une ambas cargas. Sentido de la fuerza eléctrica El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario. Fuerzas originadas por varias cargas sobre otra Si se tienen varias cargas y se quiere hallar la fuerza resultante sobre una de ellas, lo que se debe hacer es plantear cada fuerza sobre la carga (una por cada una de las otras cargas). Luego se tienen todas las fuerzas actuantes sobre esta carga y se hace la composición de fuerzas, con lo que se obtiene un vector resultante.

5. En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (perdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e . Los protones tienen carga positiva: +1 o +e . Carga eletrica

6. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de 6 × 10 18 electrones aproximadamente. Equivalencias: Microcoulomb 1 µ c = 1 x 10 -6 C 1 µ c = 0.000001 C Nanocoulomb 1 nc = 1 x 10-9 C 1 nc = 000000001 C

7. Conservación de la carga eléctrica Todo objeto cuyo numero de electrones sea distinto al de protones tiene carga eléctrica. Si tiene menos electrones que protones, la carga es positiva Los electrones no se crean ni se destruyen , sino que simplemente se transfieren de un material a otro. Cada cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro. La carga se conserva. En todo proceso, ya sea a gran escala o a nivel atómico y nuclear, se aplica el concepto de la conservación de la carga. Jamás se ha observado caso alguno de creación o destrucción de carga neta. Todo objeto con carga eléctrica tiene exceso o una deficiencia de cierto número entero de electrones: los electrones no se pueden dividir en fracciones. Esto significa que la carga del objeto es un múltiplo entero de la carga del electrón.

8. Formas de Electrización QUÉ ES LA ELECTRIZACIÓN Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado. Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición.

9. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro. Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con otro cuerpo,

10. . Electrización por frotamiento La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual al número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no hay producción ni destrucción de carga eléctrica. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la base de observaciones sencillas

11. La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones. Electrización por contacto

12. La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro. Electrización por inducción

13. Ley de Coulomb En 1874 Coulomb ideó la balanza de torsión, un instrumento que sirve para medir la cantidad de carga que se transmite de objeto cargado a otro con menos carga . Con esta balanza media la variación de la fuerza con respecto a la distancia y el valor de la carga. La distancia era considerada de centro a centro de 2 objetos cargados y la carga [q] como la cantidad de electrones o de protones que hay de más en cualquiera de los 2 objetos. En conclusión, encontró que la fuerza de tracción o de repulsión entre 2 cargas es inversamente proporcional al cuadro de distancia que los separa.

14. La fuerza de atracción o repulsión entre 2 cargas es directamente proporcional al producto de las 2 cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa Para expresar matemáticamente esto se utiliza la constante de proporcionalidad cuyo valor esta basado en las dimensiones que dicta la ley de Coulomb: K= 9 x 10 9 Nw m 2 C 2 Por lo tanto la expresión matemática después de haber introducido la constante de proporcionalidad es: F= K q1 q2 d 2

15. PROBLEMA: F=? d=25cm q1= -14nC q2= -13mC Fuerza de repulsión DATOS F=? q1= -14nC q2= -13 µ C d=25cm =0.25m K= 9 x 10 9 Nw m 2 C 2 FORMULA F= K q1 q2 d 2 PROCEDIMIENTO/RESULTADO F= K q1 q2 d 2 F=9 x10 9 Nw m 2 (14x10 -9 C)(13x10 -9 C) C 2 (0.25 m) 2 F= 1.638x10 -03 Nw m 2 0.0625 m 2 F= 0.026208 Nw

16. Campo Eléctrico El campo eléctrico es la región en la cual actúan fuerzas sobre las cargas eléctricas. El campo eléctrico se asemeja al comportamiento de un imán, si observas, el imán atrae objetos desde una distancia determinada. El campo eléctrico, así como la fuerza gravitacional son difíciles de visualizar pero no de detectar.

17. Intensidad del Campo Eléctrico El campo eléctrico genera una fuerza de atracción o repulsión, que se identifica como LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO y es la cantidad de fuerza que actúa sobre las cargas. Por consiguiente, la intensidad del campo eléctrico se puede definir en términos de fuerza por unidad de carga. La intensidad de campo eléctrico (E) en un determinado punto se define como la fuerza (F) a la que esta sujeta una carga positiva pequeña (+q) cuando esta colocada en una región determinada. E = K q d 2

18. PROBLEMA: Calcular la intensidad del campo eléctrico que genera una carga de 35 mC a una distancia de 50 cm. +35 mc d=0.5m + DATOS E=? q= 35 µ c d=50cm =0.5m K= 9 x 10 9 Nw m 2 C 2 FORMULA E = K q d 2 PROCEDIMIENTO/RESULTADO E = K q d 2 E=9 x 10 9 Nw m 2 (35x10 -6 C) C 2 (0.5m) 2 Carga de prueba E= 1,260,000 Nw C

19. Capacitancia Capacitancia es la capacidad que tienen los conductores eléctricos de poder admitir carga cuando son sometidos a un potencial. La razón entre la cantidad de carga [Q] y el potencial [V] producido será constante para cierto elemento conductor. Esta razón es la capacidad de un conductor para almacenar carga, a esta relación se le llama CAPACITANCIA. La fórmula para calcular la capacitancia es: C = Q V La unidad de medición será el coulomb por volt que es el FARAD (F), pero como a veces es muy grande se utilizan submúltiplos. 1 microfarad = 1 µF = 10 -6 F 1 nanofarad = 1nF = 10 -9 F 1 picofarad = 1pF = 10 -12 F La capacitancia de un conductor dependerá mucho de su tamaño y forma.

20. Limitaciones de Carga de un Conductor Cargar eléctricamente un conductor es una acción semejante a la de llenar de aire un tanque de acero. Si aumentamos la cantidad de aire que se quiere introducir, aumenta la presión de aire en el tanque y por consecuencia cuesta mas trabajo que entre más aire. Un conductor es un material que permite el movimiento de los electrones libremente. Cuando un conductor se carga, es decir, se le comunica una carga eléctrica, adquiere un cierto potencial, que depende de consideraciones geométricas (de su forma). Un conductor que, con la misma carga que otro, adquiera menor potencial ,tendrá más capacidad que el segundo, y viceversa.

21. LA CARGA ELÉCTRICA es la máxima corriente que puede pasar por un conductor sin producir calentamiento o produciendo un calentamiento dado. Esto generalmente si el conductor esta al aire, sobre un bandeja, dentro de un conio, etc. El incremento en potencial (V) es directamente proporcional a la carga (Q) colocada en un conductor. Por consiguiente, la razón entre la cantidad de carga (Q) al potencial (V) produce una constante para un conductor dado. Esta razón refleja la capacidad del conductor para almacenar carga y se le llama capacidad. C =Q

22. Capacitor - - - - - - + + + + + + batería Dieléctrico Placas metálicas El capacitor es un dispositivo, que consiste en 2 placas metálicas paralelas, separadas únicamente por un material dieléctrico, que es capaz de almacenar carga eléctrica. El capacitor más simple es el de placas paralelas. Los electrones pasarán de la placa positiva a la negativa produciendo una carga igual pero opuesta, sobre las placas. A este fenómeno se le llama capacitancia.

23. En un capacitor es muy importante la separación entre las placas, ya que de ello depende su valor inductivo, que aumenta con facilidad de transferir carga de un conductor a otro. Es decir, la capacitancia de un capacitor será directamente proporcional a la distancia entre éstas Los capacitores se diferencian unos de otros por símbolos y colores. Según el comportamiento de un capacitor, su corriente puede ser ideal, continua o alterna.