Electricidad

Es una propiedad física que se manifiesta por la atracción o repulsión entre las partes de la materia. Originada por  la existencia de electrones (con carga positiva) o protones (con carga negativa).

Electrostática:

Definición: Es la parte de la física que se encarga del estudio de la electricidad en su estado estático.

En el sistema Internacional de Unidades, la carga eléctrica se expresa en Coulomb (C) 

Existen dos tipos de cargas:

Positivas(+), protones                 q+  = 1,6 * 10-19

Negativas(-), electrones                 q-  = - 1,6 * 10-19

Objetos que contienen el mismo signo, se repelen, y objetos de cargas contrarias se atraen.

Cantidad de carga eléctrica está dada por:

Q=nq^+

Carga eléctrica neta esta dado por la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas.

Q "neto"=∑▒±  Q  

Fuerza eléctrica: Cantidad vectorial que aparece en la interacción de dos cargas siendo repulsiva o atractiva dependiendo del signo.

Ley de Coulomb: describe la fuerza entre dos cargas puntuales Q1 y Q2.

k= 9* 109 (n-m^2)/c^2 

Campo Eléctrico: Un campo eléctrico es una región del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos. Se representa por E y es de naturaleza vectorial. En el Sistema Internacional de unidades el campo eléctrico se mide en Newton/Culombio (N/C).

 

Campo eléctrico debido a una carga Puntual: Sea la carga puntual q y un punto A a una distancia d de la carga.              〖Kq/d^2 =E〗_a

 

Potencial eléctrico: es el trabajo para trasladar una carga q desde el infinito a una regino donde existe un campo eléctrico.

 V_a=W_(∞→a)/q                                   1V=1J/C

Energía Potencial Eléctrico: capacidad de una carga para realizar trabajo dentro de un campo eléctrico en virtud a su posición.

Epa=W_(∞→a)

Epa=qV_a

Potencial Eléctrico debido a una carga puntual: Sea q una carga puntual, y el punto a una distancia d.

 Va=kq/d

Potencial eléctrico debido a un sistema de cargas puntuales: Esta dado por la suma algebraica de los potenciales eléctricos de cada carga A 

 Va= ∑_I^N▒V

Diferencia Potencial: Si Va es el potencial eléctrico del punto A y Vb del punto B, entonces, la  diferencia de los puntos A y B esta dado por:

V_a-V_(b=)  V_AB=W_(b→a)/q

Epa-Epb=q(V_A-V_B )

Superficies equipotenciales: Superficie en la que todos sus puntos tiene igual potencial.

W_(1→2)=q(V_2-V_1 )

∴W=0

Corriente Electrica: flujo o movimiento de portadoras de carga electrica.

Intensidad de Corriente Electrica: Cantidad de carga electrica ∆q que atraviesa la seccion transversal “S” de un conductor por unidad de tiempo ∆t.

I=∆q/∆t

Resistencia electrica: es la dificultad que presentan los cuerpos al paso de la corriente electrica.

Para un conductor de longitud “L” y seccion transversal “S”. Se expresa en OHM (

R=ρL/S

ρ=denominada resistividad electrica indica la propiedad electrica

 de cada conductor cuyos voleres se expresan en en ohm-metro

Ejercicios:

1. La fuerza de repulsion entre dos cargas puntuales de 4 C  y 5 C que se encuentran separadas 50 cm es:

(Kq_1 q_2)/d^2 =(9*〖10〗^9*4*〖10〗^(-6)*5*〖10〗^(-10))/(2,5*〖10〗^(-2) )=0,72 N

2. Para transportar una carga de 5C desde el punto A hasta el punto B, se desarrolla un trabajo de 200J ¿Cuál es la diferencia de potencial V (ab)?

V_b-V_a=W_(a→b)/q

∆V=200/5

V_ba=40 →V_ab=-40

Electrodinámica:

Definicion: estudia la electricidad en movimiento y el traslado de electricidad en un circuito

Ley de OHM: Si el alambre conductor, a temperatura constante, le aplicamos diferentes voltajes, obtenemos que pasan diferentes corrientes por el alambre.

Potencia Eléctrica  Se definie como la rapidez con la cual se realiza trabajo electrico. Se mide en Watts (W).

P=W/T=q∆V/t=I∆V=I^(2 ) R=〖(∆V)〗^2/R

Asociación de resistencias: existen dos: en serie y en paralelo

En serie: la corriente que circula por las resistencias es la misma.

 

En pararelo: El voltaje   V entre los extremos de la resistencia es la misma

 Req= resistencia equivalente

Efecto Joule: Al pasar la corriente electrica a travez de un conductor metalico, la temperatura de este aumenta generando una perdida de energia a traves de la resistencia en forma de calor. 

P=I^2 R watts

si la expresamos como energia calorifica

Q=(0,24 i^2  rt)cal

Ejercicios:

Por un conductor fluye 12C por cada 10 segundos, la intensidad de la corriente en A es.

I=q/t

12/10=1,2 A

Un conductor de cobre tiene una longitud de 10 Km y una seccion de 3mm2, su resistividad es de 1,72* 10-6 ohm.cm. Calcular la resistencia electrica del cable en ohm.

ρ=1,72* 10-6 ohm.cm                        R= (ρ*l)/S=(1,72*〖10〗^(-6)*〖10〗^6)/(3*〖10〗^(-2) )=57,33 ohm

L= 106  cm 

S= 3* 10-3