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NATURALEZA DE ELECTRICIDAD

Desde la antigüedad se demostró que si se frota el ámbar con lana, tendía a atraer cuerpos, debido a que se encuentra cargado o tiene carga eléctrica.
En muchos casos se ha usado la ebonita, que al se frotada con piel tiende a atraer cuerpos pequeños durante periodos cortos, estos se sueltan al ser cargados con energía del mismo signo, entonces se da la repulsión.
Si acercamos una bolita que a estado en contacto con una ebonita electrizada a otra que a estado en contacto con vidrio electrizado, tenderán a atraerse entre si; lo que nos lleva a concluir que existen dos tipos de carga, la positiva y la negativa. La carga eléctrica se transmite de cuerpo a cuerpo, cuando se pierden electrones se gana carga positiva, y viceversa.
Los electrones se encuentran el la materia, no son visibles por el hecho de que se encuentran estáticos. Gracias a los grandes avances de la ciencia se le a dado un uso adecuado, para el bienestar del ser humano.
LA MATERIA Y SUS ESTADOS:
La materia es todo aquello que nos rodea, de lo que esta compuesto todo lo existente. La encontramos en diversas formas, tamaños y texturas. También la encontramos pura y compuesta; cuando es pura todas y cada una de las partículas que la componen son homogéneas, estas son llamadas ATOMOS. Los compuestos se encuentran conformados por varios tipos de materias puras. A la mínima expresión física de la partícula compuesta se le denomina MOLECULA.
EL ÁTOMO.
Es la expresión de la materia, más pequeña o mínima, en que un elemento se
Puede sub-dividir. Observemos la estructura física o forma del Helio.
PROTONES: Cargas eléctricas positivas (El helio tiene dos).
Neutrones: No tiene cargas eléctricas, como su nombre lo indica.
(El helio tiene dos).
ELECTRONES: Cargas eléctricas negativas. (El helio tiene dos).

Cuando un átomo tiene igual número de electrones y de protones o, en otras palabras, igual número de cargas eléctricas contrarias, se dice que el átomo está equilibrado o neutro.
Dice una teoría: “la unión de un protón y un electrón forma un neutrón.
Un átomo se vuelve IÓN positivo, cuando éste pierde uno o más electrones.
Cuando el átomo recibe o “gana” electrones (donados por otro átomo), se le llama
IÓN NEGATIVO.
Observe la figura siguiente: ¿Le encuentra algún parecido al sistema solar?
Núcleo de
Protones.
Estructura del átomo de Oxígeno.
La órbita más cercana al núcleo, tiene dos electrones y son fuertemente atraídos Por el núcleo, cuya carga es positiva.
La segunda órbita tiene seis electrones girando alrededor del núcleo. En este Nivel, la atracción que el núcleo ejerce sobre los electrones es menor que la Ejercida sobre los electrones de la primera órbita.
Esa fuerte o ligera atracción es la que define la dureza física de un material o Elemento de la naturaleza.
La disposición de los electrones y cantidad de órbitas tienen su orden lógico y Característico según el elemento natural.

LA MATERIA PRIMA DEL ATOMO


Existen átomos que poseen 32 electrones o más, distribuidos en varios niveles.
Igualmente, sabe que los electrones se desprenden de las últimas órbitas de la estructura del átomo. Así, elementos como el Uranio y el Plutonio, conocidos comúnmente como materiales radioactivos, permiten la propagación de electrones libres al aire los cuales son perjudiciales al actuar con una alta velocidad de propagación, sobre las células vivas.
En conclusión, el átomo posee una valiosa carga eléctrica negativa llamada, electrón, que es la que estaremos utilizando de ahora en adelante como materia prima de la electrónica, y que se mueve a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo; el otro asunto es, La respuesta la encontrará a través de este interesante curso de auto formación que le hemos planteado y que usted ha abordado desde hoy

NIVELES DE ENERGÍA: En electrónica, una órbita es un nivel de energía. Los electrones que estén situados en órbitas cerca al núcleo tiene, poco nivel de energía; por el contrario, cuando el electrón esta en una órbita lejana al núcleo del átomo este electrón posee mucha energía.

Bastará con hacer pasar los electrones de las órbitas interiores a las órbitas más exteriores. Para tal cometido, el átomo deberá someterse a cierto tipo de “torturas”, por decirlo así; y son del tipo:
a. Presión o vibración física. d. Fricción o roce.
b. Reacción química. e. luz. c. Calor. f. Influencia magnética

FUENTES DE ELECTRICIDAD

La electricidad se crea cuando los electrones se desplazan de su posición natural dentro del átomo.

En el campo electromagnético el dispositivo que causa el desplazamiento de los electrones es llamado fuente de fuerza electromotriz. Todos los factores de este campo como la luz y el calor son transformados en energía.


CONVERTIDORES DE ENERGÍA MECÁNICA A ELÉCTRICA
La única cosa común en los convertidores de energía mecánica a eléctrica es que todos ellos dependen de un movimiento mecánico para producir fuerza electromotriz.
Este movimiento se puede aprovechar para:
-Producir fricción entre dos cuerpos.
-Producir el desplazamiento de un imán para que atraviese a un conductor eléctrico.
-Producir una presión en un cristal.
Estudiaremos a continuación cada una de estas formas de generar corriente eléctrica:
Generación de electricidad por fricción.
Si se colocan los terminales de una lámpara de neón, lo suficientemente sensible, entre la varilla y uno de nuestros dedos, la lámpara emitirá un rayo de luz, detectando así la presencia de una fuerza electromotriz.


Debido a su baja eficiencia este tipo de convertidor no es muy utilizado en la industria.
La electricidad se produce frecuentemente como resultado indeseable de la fricción entre dos objetos en movimiento. Es así como las nubes se cargan al moverse a través de la atmósfera y al chocar producen el rayo, cuyo poder destructivo es un claro ejemplo de la cantidad de energía que pueden transportar los cuerpos cargados eléctrica mente.
Para evitar que la electricidad así generada pueda descargarse en las personas que operan las máquinas, éstas deben tener aditamentos especiales que conduzcan la electricidad a tierra, así como los carro tanques de combustible descargan a tierra a través de una cadena.

Generación de electricidad por magnetismo
Cuando se mueve un imán hacia arriba y hacia abajo por entre una bobina de alambre de cobre, se produce un flujo de electrones en el trayecto formado por la bobina y el medidor, (Amperímetro).

Generación de electricidad por presión
Un material de tipo especial, el cristal piezoeléctrico, convierte lo energía mecánica en eléctrica al ser presionado. Cuando un cristal piezoeléctrico se conecta a una lámpara de neón y es golpeado con un mazo, la lámpara emite un breve rayo de luz.

Los cristales piezoeléctricos son hechos de compuestos como el cuarzo, sal de rochelle, turmalina y titanio de bario. Generalmente son cubiertos con plata dos lados opuestos del cristal y a ellas se le suelda conductores de cobre delgado y flexible.

APLICACIONES
Muchos tocadiscos usan un pequeño cristal piezoeléctrico cerco de la aguja, lo cual al pasar sobre la grabación del disco tuerce el cristal y genera pequeños valores de fuerza electromotriz.

CONVERTIDORES DE ENERGIA QUIMICA A ELECTRICA

Los dispositivos que producen una fuerza electromotriz por una ACCION QUIMICA son los pilas voltaicas o simplemente pilas y los baterías o acumuladores.

Su funcionamiento se basa en la reacción química entre dos sustancias diferentes.
Si introducimos dos placas metálicas o electrodos tales como cobre y zinc en una
Solución de ácido sulfúrico y agua, podemos comprobar la existencia de unan fuerza electromotriz entre las dos placas.

EL TERMOPAR

Cuando se calienta la unión de dos metales diferentes, por ejemplo níquel y latón, la energía del calor lleva los electrones libres de un metal a otro, produciendo entre los dos una fuerza electromotriz.

APLICACIONES

Los termopares tienen varias aplicaciones en el hogar y en la industria. Se usan en: termómetros, controles de temperatura en hornos y alarmas contra incendio.


TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
Los electrones al desplazarse y producir un flujo o corriente no se mueven siempre en la misma dirección y por esta razón usted seguramente ha oído mencionar dos tipos de corriente:

CORRIENTE DIRECTA Y CORRIENTE ALTERNA


CORRIENTE ALTERNA
Cuando el flujo de electrones varía periódicamente de dirección, se dice que la corriente eléctrica es una corriente alterna.
La dirección del flujo de la corriente alterna se invierte periódicamente.
La polaridad de un generador de corriente alterna está cambiando
Constantemente, así que a ningún terminal, de la fuente que la produce, se le puede asignar el nombre de positivo o negativo.
Aplicaciones
La corriente alterna es la más utilizada en el momento; la corriente eléctrica que venden las empresas de energía, o electrificadoras, y que llega a nuestros hogares, es una corriente alterna de 60 C / seg (ciclos por segundo) ó 60 Hertz.

RIZADO O RIPPLE:

A pesar de lo continua que sea una corriente, puede sufrir sobre su nivel máximo, una variación muy leve pero rápida y constante. Se le llama rizado. Esto trae problemas para la calidad de la función del aparato, pero puede corregirse con un buen filtrado de la fuente, aspecto que estudiaremos a su debido tiempo.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Nombramos Magnitudes físicas a las propiedades de los cuerpos que pueden medirse y para comprobar esto es necesario compararla con alguna otra de las especies que se toma como patrón ó unidad de medida.
El resultado de una medida se expresa mediante una cantidad numérica seguida de la unidad utilizada y los nombres para la unidad tienen que cumplir una serie de
Requisitos incluyendo el símbolo que destaque y diferencie una unidad de otra para que su lenguaje sea universal.
Los arcos eléctricos en la naturaleza nombrados “rayos”, pueden darse de dos formas: una, entre nube y nube (Difusos) cuando sus cargas eléctricas son contrarias y otra, entre nube y tierra (Lineal), cuando la nube está cargada positivamente.
Estos rayos son un claro ejemplo, que nos explica, como la energía estática pude dejar de serlo, y puede volverse energía dinámica al mover sus cargas, debido a la diferente polaridad, y diferente magnitud.

DIFERENCIA DE POTENCIAL

Cada uno de los átomos de los cuerpos en estado natural se encuentran equilibrados, o sea, todos poseen igual número de electrones e igual número de protones
En temas anteriores vio usted que si un átomo está desequilibrado se puede encontrar en dos formas:
Con mayor número de protones que de electrones
Con mayor número de electrones que de protones

Un átomo o un cuerpo se desequilibra cuando es aplicada a éste una fuerza externa que hace que el átomo pierda o gane electrones. De a cuerdo con esto, se pueden presentar tres casos:

PRIMER CASO:
Potencial neutro

SEGUNDO CASO:
Potencial positivo

TERCER CASO:
Potencial negativo
En el primer caso
Los átomos del cuerpo, como se dijo anteriormente, tienen 6 protones y 6 electrones, la diferencia es 0 o sea que su potencial es 0.
Segundo caso
La diferencia es 3 protones (+2), su potencial es (+)2
Tercer caso
La diferencia es (-2), su potencial es (-)2
Tomemos los casos 2 y 3 anteriores.
En el caso 2 el átomo tiene una potencia de +2, o sea que posee 2 protones más
En el caso 3 el átomo tiene una potencia de -2, o sea que posee 2 electrones más.
O sea, que la diferencia de potencial cuando los átomos de uno u otro cuerpo son diferentes en su estado eléctrico.
Comúnmente esta deferencia de potencial, se llama TENSIÓN, VOLTAJE O
FUERZA ELECTROMOTRIZ.
La tensión se representa con las letra U, E , V, F.E.M
Como usted sabe, toda magnitud tiene una unidad de medida
Por ejemplo
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Los electrones que se encuentran en las órbitas más alejadas del núcleo son conocidos como electrones libre. Estos electrones son los responsables de la mayoría de los fenómenos eléctricos y electrónicos ya que al estar débilmente atraídos por los protones del núcleo, pueden moverse fácilmente de un átomo a otro.
Los electrones libres al desplazarse, constituyen la CORRIENTE ELÉCTRICA a través de un conductor que puede ser sólido, líquido o gaseoso.

RESISTENCIA ELÉCTRICA

Es el obstáculo o dificultad que un material opone al paso de la corriente eléctrica.
Es otras palabras, la resistencia es el grado de oposición o impedimento de un material a la corriente eléctrica que lo recorre.
Todos los conductores eléctricos ofrecen mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. Ésta resistencia es debida a las siguientes causas:

DIFERENCIA ENTRE RESISTOR Y RESISTENCIA

El resistor es el elemento físico que se utiliza como una de las fuentes de calor en algunos artefactos como estufas, calentadores, planchas, y que se fabrican con materiales de lata resistencia a la corriente eléctrica como el ferroníquel y el carbón.

La resistencia es la propiedad que tiene el resistor o un tramo de conductor de oponerse al paso de la corriente.
POTENCIA ELÉCTRICA
Usted sabe que en todo circuito eléctrico completo hay un movimiento de electrones, y una carga que se desplaza. ¿No es esto trabajo?


GLOSARIO
AMBAR
AMPERIMETRO: Aparato que sirve para medir el número de amperios de una corriente eléctrica
AMPERIO: Unidad de intensidad de corriente eléctrica del Sistema Internacional equivalente a la intensidad de la corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a la distancia de un metro uno de otro en el vacío, origina entre dichos conductores una fuerza de dos diezmillonésimas de newton por cada metro de conductor.
ATOMO: Cantidad menor de un elemento químico que tiene existencia propia y se consideró indivisible. Se compone de un núcleo, con protones y neutrones, y de electrones orbitales, en número característico para cada elemento químico.
CORRIENTE ALTERNA: Cuando se hace oscilar un conductor en un campo magnético, el flujo de corriente en el conductor cambia de sentido tantas veces como lo hace el movimiento físico del conductor. Varios sistemas de generación de electricidad se basan en este principio, y producen una forma de corriente oscilante llamada corriente alterna. Esta corriente tiene una serie de características ventajosas en comparación con la corriente continua, y suele utilizarse como fuente de energía eléctrica tanto en aplicaciones industriales como en el hogar. La característica práctica más importante de la corriente alterna es que su voltaje puede cambiarse mediante un sencillo dispositivo electromagnético denominado transformador. Cuando una corriente alterna pasa por una bobina de alambre, el campo magnético alrededor de la bobina se intensifica, se anula, se vuelve a intensificar con sentido opuesto y se vuelve a anular. Si se sitúa otra bobina en el campo magnético de la primera bobina, sin estar directamente conectada a ella, el movimiento del campo magnético induce una corriente alterna en la segunda bobina. Si esta segunda bobina tiene un número de espiras mayor que la primera, la tensión inducida en ella será mayor que la tensión de la primera, ya que el campo actúa sobre un número mayor de conductores individuales. Al contrario, si el número de espiras de la segunda bobina es menor, la tensión será más baja que la de la primera.
CORRIENTE CONTINUA: Si la corriente es continua, la intensidad es la misma en cualquier instante y en todos los puntos del circuito (supuesto sin derivaciones). Si la corriente es variable, como en la corriente alterna o en una oscilación eléctrica, la intensidad varía simultáneamente con el tiempo y la posición.
EBONITA: Material compuesto de goma elástica, azufre y aceite de linaza, negro, muy duro y de uso industrial, especialmente como aislante eléctrico.
ELECTRICIDAD: Propiedad fundamental de la materia que se manifiesta por la atracción o repulsión entre sus partes, originada por la existencia de electrones, con carga negativa, o protones, con carga positiva.
ELECTROMOTRIZ: fuerza
ENERGIA: energía mínima necesaria para ionizar una molécula o átomo.
HETEROGENEA. Cualidad de heterogéneo.
INTENCIDAD DE CORRIENTE: magnitud fundamental del Sistema Internacional de unidades que representa la carga que circula por unidad de tiempo a través de una sección determinada de un conductor. Su símbolo es I, y se mide en amperios
INTENSIDAD: Magnitud física que expresa la cantidad de electricidad que atraviesa un conductor en la unidad de tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional es el amperio.
ION: Átomo o agrupación de átomos que por pérdida o ganancia de uno o más electrones adquiere carga eléctrica.
MAGNETISMO: Estudio de estas propiedades.
MAGNITUDES: Propiedad física que puede ser medida; p. ej., la temperatura, el peso, etc.
MATERIA: Realidad primaria de la que están hechas las cosas.
MOLECULA: Unidad mínima de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Puede estar formada por átomos iguales o diferentes
NEUTRONES: Partícula masiva sin carga eléctrica. Neutrones y protones forman los núcleos atómicos.
OHMIO: Unidad de resistencia eléctrica del Sistema Internacional, equivalente a la resistencia eléctrica que da paso a una corriente de un amperio cuando entre sus extremos existe una diferencia de potencial de un voltio
ORBITA: Trayectoria que, en el espacio, recorre un cuerpo sometido a la acción gravitatoria ejercida por los astros. Espacio a que alcanza la virtud de un agente
PROTON: Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el núcleo de los átomos junto con los neutrones, y cuyo número, denominado número atómico, determina las propiedades químicas del átomo.
QUIMICA: Por contraposición a físico, concerniente a la composición de los cuerpos.
RESISTENCIA: Acción y efecto de resistir o resistirse.
RESISTOR: Elemento que interviene únicamente por su resistencia en un circuito eléctrico
TERMOPAR: Dispositivo para medir temperaturas, mediante las fuerzas electromotrices originadas por el calor en las soldaduras de dos metales distintos.
TRANSIENTES: Son cambios esporádicos de nivel, causados por deficiencia de la fuente o exceso de carga o consumo del receptor.
VOLTIO: Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz del Sistema Internacional, equivalente a la diferencia de potencial que hay entre dos puntos de un conductor cuando al transportar entre ellos un coulomb se realiza el trabajo de un julio