Corriente eléctrica

Se define como un flujo de cargas eléctricas negativas que transportan energía de un lugar a otro a través de un conductor. Se origina en términos generales usando una visión microscópica. En un cable conductor se puede uno imaginar que está constituido por átomos con cierto orden, y el átomo contendiendo partículas subátomicas como los protones y electrones libres en movimiento aleatorio a alta velocidad, rebotando de los átomos del cable. 

            

Diferencia de Potencial

No es tan importante conocer el potencial eléctrico existente en un punto determinado de un campo eléctrico, sino conocer la diferencia de potencial entre dos punto y con ello determinar el trabajo necesario para mover una o más cargas eléctricas de un punto a otro. Esto nos lleva a definir el concepto de diferencia potencial y se define como el trabajo mecánico que se realiza para mover una carga de prueba desde el punto de mayor potencia eléctrico(a) al de menor potencial eléctrico (b), queda matemáticamente como:

         

Donde:
V₁ - V₂ es la diferencia de potencial.
E es la Intensidad de campo en newton/culombio.
r es la distancia en metros entre los puntos 1 y 2.

La diferencia de potencial se mide en voltios.

MÉTODOS DE ELECTRIZACION DE LOS CUERPOS

Los cuerpos se electrizan al perder o ganar electrones. La carga de un cuerpo es positiva si pierde electrones y es negativa cuando gana electrones. Los cuerpos se pueden electrizar por los siguientes métodos:

a) CONTACTO O CONDUCCION

Este fenómeno se origina cuando un cuerpo con un exceso de electrones cede algunos electrones a otro cuerpo con el cual tiene contacto. Analicemos como sucede este método. Supongase un objeto metálico con una carga positiva se acerca a un objeto neutro. Si los dos objetos se acercan, los electrones libres en el objeto neutro son atraídos hacia el objeto con carga positiva y cuando se toquen algunos electrones pasaran al objeto cargado positivamente. Cuando el objeto neutro pierde electrones ahora esta cargado positivamente y ahora los dos objetos tienen la misma carga positiva.

b) POR FROTAMIENTO (friccion)

Es el proceso de frotar algunos materiales, estos resultan cargados electricamente mediante una transferencia de carga. Por ejemplo si se frota una barra de ebonita (material plastico de caucho endurecido con azufre) con una piel de conejo, la barra adquirira una carga.

c) INDUCCION

En este metodo el cuerpo que se quiere cargar no se pone en contacto con el objeto con carga electrica, ni se frota con otro objeto. Se presenta cuando un cuerpo se carga electricamente al acercarse a otro ya electrizado.

Una manera en que un cuerpo se puede cargar por induccion consiste en acercar por ejemplo una barra cargada positivamente a otra barra metalica neutra sin tocarla. A medida que la barra cargada se acerca , los electrones del atomo de la barra de metal son atraidos por la carga positiva de la barra cargada y una parte de los electrones se desplazan hacia la orilla de la barra de metla y dejan una carga positiva en el otro extremo de la barra.

PRACTICA 1 CARGAS ELÉCTRICAS

COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL 14

""FIDENCIO VILLANUEVA ROJAS""

PRACTICA NUMERO 1:

CARGAS ELECTRICAS.

GRUPO: 305

PROFESORA:

INTEGRANTES:

GONZALEZ GUZMAN JOSE JAVIER.

HERNANDEZ MARTINEZ KAREWIT TAYLETE.

HERNANDEZ MEDINA DIEGO ALDAHIR.

• 
  

MEZA MEJIA BRENDA.

RUFINO RIOS ELIAS.

SANCHEZ ARAUZ OSCAR.

CARGAS ELECTRICAS.

OBJETIVO:

Comprobar que la materia presenta cargas eléctricas de signos contrarios.

Estudiar el comportamiento de las cargas eléctricas.

Identificar el método de frotamiento para electrizar los cuerpos.

Verificar que existen tres formas de electrizar a los cuerpos: frotamiento, contacto e inducción.

INTRODUCCION:

El átomo y las partículas atómicas como los electrones, protones y neutrones, son tan pequeños que ´´verlas´´ es completamente imposible. La materia en general por ejemplo la computadora, un automóvil y es más nuestro cuerpo, están formados por estas partículas subatómicas, así que nos conformamos con observar fenómenos macroscópicos y hacer un  esfuerzo para imaginar y crear modelos que representen al atomo y a las partículas subatómicas, y los fenómenos de atracción y repulsión que se dan entre ellas.

MATERIAL:

• Péndulo electrostático o tiras de plástico de aproximadamente 15 cm x 2 cm.
• Tela de franela.
• 3 Barras, una de vidrio, otra de plástico y otra de ebonita
• 1 Barra de silicón.
• 1 Tubo de PVC.
• Piel de conejo.
• 2 Plumas escolares.
• 1 Metro de hilo.
• 1 Globo.
• 1 Placa de vidrio.

Procedimiento de la actividad A.

1. 1.  Frota la esfera del péndulo con una franela.
2. 2.  Usando la convención de benjamín franklin que establece que después de ser frotada la piel de conejo con ebonita adquieren las cargas positiva y negativa. 

• Identifica el tipo de carga que adquiere:

Respuesta= Positiva.

Frota cada barra con cada uno de los materiales y acerca la barra al péndulo y sin tocarla predice que carga tiene la barra.

Actividad B.

1. 1.  Cuelga de un hilo una pluma procurando que quede en horizontal
2. 2.  Acerca una hoja de papel a la pluma
3. 3.  Ahora frota una orilla de la pluma con un papel.
4. 4.  Acerca el papel a la zona de la pluma que frotaste
5. 5.  Toma otra pluma y frótala con el papel y después acércala a la otra pluma que esta suspendida.

Actividad C.

1. 1.  Coloca dos cuadernos separados sobre la mesa y encima coloca la placa de vidrio procurando que quede sostenida entre los cuadernos.
2. 2.  Coloca pequeños pedazos de papel debajo del vidrio

3. 

	Frota por encima de vidrio con la franela y observa lo que pasa.

Actividad D.

1.  Infla un globo y frótalo posteriormente con el cabello.

2.  

Acerca el globo cargado eléctricamente a la pared, procurando que la parte frotada del globo toque la

Análisis de resultados.

Actividad A.

Barra	Ebonita	Plástico	Vidrio	Silicón	PVC
Franela	Positiva	Negativo	Positiva	Positiva	Negativo
Piel	Negativa	Negativo	Positiva	Negativa	Negativo
Papel	Positiva	Negativo	Positiva	Positiva	Negativo

Cuestionario.

1. 1.  ¿Qué observas cuando se acerca el papel y a la pluma sin frotar?  R=nada.
2. 2.  ¿los cuerpos sin frotar tienen cargas eléctricas? R=No.
3. 3.  ¿Qué observas cuando se acercan el papel y la pluma ya frotados? R= Nada.
4. 4.   Usando la triboelectrica, ¿Qué carga eléctrica adquiere la pluma y el papel al frotarse? R= positiva.
5. 5.  ¿Qué sucede cuando se acercan las dos plumas? R= se atraen.
6. 6.  ¿Cómo deben ser las cargas de las dos plumas? R= positiva y negativa.
7. 7.  ¿Cómo se llaman las partículas subatómicas que se transfieren al frotarse la pluma y la hoja de papel? R= electrones.
8. 8.  ¿Cómo se llama el método de electrización que se origina en el caso del papel y la pluma? R= fricción
9. 9.  ¿Qué le suceden a los pequeños pedazos de papel al frotar el vidrio? R= se alzan y se pegan al vidrio.
10. 10.             ¿Cómo se llama el método de electrización que se origina en el caso de vidrio y los pedazos de papel? R= inducción
11. 11.             ¿Qué le sucede al globo electrizado al acercarlo a la pared? R= se cae.
12. 
    
13. 12.             ¿Cómo se llama el método de electrización en el caso del globo acercado a la pared?

Conclusiones.

Al frotar un objeto determinado con otro, los dos adquieren cargas completamente diferentes (positiva y negativa) lo que causa que al acercar uno de ellos a otro cargado eléctricamente con la carga opuesta, estos se atraigan. 

GALERÍA DE FOTOS

CARGA ELECTRICA

Electrostática. Es la rama de la física que se encarga de estudiar las cargas eléctricas en reposo.

Para comprender el origen eléctrico de los cuerpos analicemos las estructuras de sus átomos. Estos están formados en esencia por las siguientes particulas fundamentales: protones, neutrones y electrones.
Los cuerpos están formados por átomos que contienen partículas con cargas eléctricas; sin embargo sus propiedades eléctricas no se aprecian, por que como se sabe un átomo tiene el mismo numero de cargas positivas y negativas, lo cual lo hace un objeto neutro. En cambio cuando se da un desequilibrio entre sus cargas eléctricas, por ejemplo cuando existen mas electrones que protones en algunos de sus átomos se hace presente la carga electrica.

De acuerdo a lo anterior se puede definir la carga eléctrica sobre un objeto como la diferencia entre las cargas positivas de sus protones y las cargas negativas de sus electrones.

La carga eléctrica se representa con la letra "q" y su unidad en el SI (Sistema Internacional) es el coulomb, cuyo símbolo es la letra "C", llamada así en honor del físico francés Charles A. Coulomb (1736-1806).

TIPOS DE CARGA ELECTRICA

Cargas positivas. Este tipo es aquella que posee una mayor carga de protones que de electrones, o aquella que carga al objeto solamente con protones. Esta se muestra en aquellos cuerpos que en totalidad tienen cuerpo positivo. Un ejemplo de cargas positivas es una barra de vidrio cuando se frota con un paño de seda. 
Cargas negativas. Esta carga se caracteriza por tener un mayor número de electrones que de protones, o aquella que en su totalidad disponga de electrones. Ejemplo de una carga negativa es cuando una regla de plástico es frotada con una franela.
LEY GENERAL DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

Un principio que es fundamental en el estudio de las cargas electricas es el siguiente:
a) Cargas iguales se repelen
b) Cargas diferentes se atraen

Intensidad de la corriente eléctrica.

Con el afán de cuantificar la cantidad de cargas eléctricas que fluyen por un conductor se emplea la intensidad de la corriente eléctrica.

La intensidad de corriente eléctrica en un alambre conductor se define como la cantidad de carga eléctrica que pasan a través de toda la sección transversal del conductor en cualquier punto por unidad de tiempo. 

Matemáticamente queda como:

Donde I: intensidad de carga eléctrica o corriente eléctrica (A)

           q: cantidad de carga (C)

            t: tiempo en pasar la carga (s) 

La intensidad de la corriente eléctrica se mide en coulomb sobre segundo y esta unidad se llama amper, abreviado como A. 

 

Ejemplo. 

En un alambre pasa una corriente electrica de 3 A durante 35 segundos, ¿Cuál es la carga que pasa por un punto determinado en un circuito?

Datos	Formula	Sustitución	Resultado
q=?	I=q/t Despeje de q q= I x t	q= (3C/s)(35s)	q= 105C
I= 3 A
t= 35 seg Recuerda que 1A=C/s

       

POTENCIAL ELÉCTRICO

“El trabajo necesario contra las fuerzas eléctricas para trasladar una carga positiva desde el infinito hasta el punto considerado”.

Potencias Eléctrico = Trabajo    
                                    Carga eléctrica
 Queda como:

V= T

        q

Donde:

V: potencial eléctrico se mide en volts (V)

T: trabajo realizado (J)

q: carga eléctrica transportada (C)
En el potencial eléctrico también suele definirse como la energia potencial electrica que tiene la unidad de carga eléctrica positiva en un punto determinado, se expresa como: 

POTENCIAL ELECTRICO = energia potencial electrica
                                                      carga eléctrica
O bien:  V = Epe
                      q
Donde: 
V: potencial eléctrico en volts (V)
Epe: energía potencial eléctrica en joules (J)
q: carga eléctrica transportada en coulombs (C) 
POTENCIAL ELÉCTRICO DEBIDO A UNA CARGA PUNTUAL.
El potencial eléctrico a una distancia de una carga puntual se puede deducir de la expresión para su campo eléctrico.Usando la definición de potencial eléctrico y realizando algunos ajustes queda como: 
V = kq
        r
Donde:
V: potencial eléctrico (V)
r: distancia entre la carga y el punto en cuestión (m)
k: constante de proporcionalidad 9x10⁹ Nm²/C²
q: carga eléctrica (C) 

CAMPO ELÉCTRICO

El campo eléctrico es una región del espacio que rodea a una carga eléctrica, en el cual otra carga eléctrica sentirá una fuerza de origen eléctrico, ya sea de atracción o de repulsión.

El campo eléctrico de acuerdo Faraday se extiende hacia fuera desde la carga eléctrica e impregna todo el espacio.
                                   
                                                                        

LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO (LÍNEAS DE FUERZA)

Las líneas de campo pueden concebirse como líneas imaginarias que representan la trayectoria que seguiría una carga eléctrica en un campo eléctrico.

Las líneas de fuerza que representan el campo eléctrico de una carga puntual y positiva,son líneas que salen de la carga eléctrica en todas direcciones,mientras en una carga puntual y negativa las líneas de fuerza llegan a la carga. 

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO 

Para conocer la intensidad del campo eléctrico que rodea a una carga eléctrica en un punto del espacio, se coloca una pequeña carga de prueba positiva cerca del campo.

Posteriormente se mide la fuerza que experimenta la carga de prueba.Se define como "La medida de la fuerza eléctrica ejercida sobre una pequeña carga de prueba positiva colocada en un punto de dicho campo,dividida por la magnitud de la carga de prueba".  

Se expresa como:

E = F

       q0

Donde:

E:  intensidad de campo eléctrico (N/C)

F: fuerza eléctrica (N)

q0: carga de prueba (C) 

LEY DE COULOMB

Fue el físico francés Charles Coulomb, quien logró medir la fuerza eléctrica entre dos objetos con carga eléctrica empleando una balanza de torsión, llegando a las siguientes conclusiones:
a)La fuerza que un pequeño objeto cargado ejercía sobre un segundo pequeño objeto es directamente proporcional a la carga de cada uno de ellos.
b)Si la distancia entre los objetos aumenta, la fuerza disminuìa con el cuadrado de la distancia entre ellas.
c)La dirección de la fuerza eléctrica es a lo largo de la línea que une los dos objetos.
De acuerdo a lo anterior, enunció la ley que establece que:
"La magnitud de la fuerza de atracción o de repulsión que se ejerce entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de la magnitud de las dos cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa".
Se expresa matemáticamente como:

F = Kq1q2
           r2
Donde:
F: fuerza electrostática entre las cargas eléctricas (N)
r: distancia entre las cargas eléctricas (m)

k: constante de proporcionalidad      9x10⁹ Nm²/C²      

Se tienen dos esferas cargadas eléctricamente con cargas de diferente signo de 5 x 10-8 C y 7 x 10-6 C separadas por una distancia de 30 cm. Calcular la fuerza de atracción eléctrica entre ellas. F = (Kq1q2)/r2 F = (8.987x109 Nm2/C2) (5x10-8 C) (7x10-6C) / (.3 m) 2 = 314.545x10-5 Nm2/.09 m2 = 3494.94 x 10-5 N

Bloque temático 1. Introducción.

ELECTRICIDAD. 

Este bloque temático abarca el estudio de los fenómenos eléctricos comenzando por la electrostática al tratar las cargas eléctricas en reposo, así como la electrizacion de los cuerpos, la ley de Coulomb, el concepto del campo eléctrico, potencial eléctrico, la diferencia de potencial, la corriente y la resistencia eléctrica, la ley de Ohm, los circuitos en serie, paralelos y mixtos de resistencia, así como también la potencia eléctrica.

Se incluye al final de cada bloque un proyecto y un trabajo colaborativo o de investigación para que nosotros como estudiantes consolidemos los conocimientos y de esta manera desarrollar una de las tantas competencias disciplinares. 

BLOQUE TEMÁTICO 1: Electricidad

-Cargas eléctricas:

La carga eléctrica constituye una propiedad fundamental de la materia. Se manifiesta a través de ciertas fuerzas, denominadas electrostáticas, que son las responsables de los fenómenos eléctricos.

-Métodos de electrización:

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado. La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática.

                                           

-Ley de Coulomb:

Esta teoría establecida por Charles Coulomb  describe la relación entre fuerza, carga y distancia, en ella se  establece  la  interacción entre las partículas electrificadas determinando  la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas.

-Campo eléctrico:

Una distribución de cargas positivas o negativas da lugar al campo eléctrico. Se llama campo eléctrico a todo el espacio alrededor de un cuerpo, dentro del cual su acción es apreciable.

-Potencial eléctrico:

Es la energía potencial eléctrica que adquiere una unidad de carga positiva situada en dicho punto.

-Diferencia de potencial:

Es el opuesto del trabajo realizado por el campo eléctrico para trasladar una unidad de carga positiva desde el punto A al B.

-Corriente eléctrica:

Se emplea para describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad tienen que ver con corrientes eléctricas.

-Corriente eléctrica alterna y directa:

Es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, en ella las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección, así como sus variaciones en sus circulaciones

-Intensidad de la corriente eléctrica:

Es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente por un cable metálico o cualquier conductor eléctrico.