Conceptos Clave de Electricidad, Magnetismo y Fuerzas Físicas Fundamentales

Interacciones Físicas Fundamentales

Fuerza Gravitatoria

Fuerza de atracción entre cuerpos debido a su masa.

• Se da en todos los cuerpos (todos tienen masa).
• Siempre es de atracción.
• Los cuerpos interactúan a distancia (no requieren contacto).

Ley de Gravitación Universal

Como el valor de G (constante de gravitación universal) es muy pequeño, para que la fuerza gravitatoria sea importante, al menos uno de los dos cuerpos debe tener una masa muy grande.

Fuerza Electrostática

Fuerza entre cuerpos debido a su carga eléctrica.

• Solo se da en algunos cuerpos (los que tienen carga).
• Puede ser de atracción (cuerpos con carga de tipo contrario) o de repulsión (cuerpos con carga del mismo tipo).
• Los cuerpos interactúan a distancia.

Ley de Coulomb

Como el valor de K (constante de Coulomb) es muy grande, la fuerza entre cargas es importante aunque los cuerpos tengan una carga pequeña.

Magnetismo y Electromagnetismo

Imanes y Fuerzas Magnéticas

Un imán es un objeto capaz de atraer a ciertos objetos metálicos, como por ejemplo, los hechos de hierro. Los extremos de un imán se llaman polos: Polo Norte y Polo Sur. Es imposible aislar uno de los polos del imán.

Las fuerzas magnéticas son fuerzas a distancia. Los polos opuestos se atraen, y los polos del mismo signo se repelen.

Relación entre Electricidad y Magnetismo

Una corriente eléctrica se comporta como un imán

Un electroimán es un imán que funciona por acción de la corriente eléctrica. Si la corriente eléctrica cesa, los efectos magnéticos desaparecen.

Un imán puede generar una corriente eléctrica

Moviendo un imán dentro de una bobina conectada a un circuito se produce una corriente eléctrica. Cuanto más rápido se mueve el imán, mayor es la intensidad de la corriente. También podemos producir una corriente eléctrica haciendo girar la bobina y manteniendo fijo el imán.

Electricidad y Circuitos

Métodos de Electrización de Cuerpos

1. Por Frotamiento: Un cuerpo adquiere carga positiva o carga negativa dependiendo de que sea más fácil que pierda electrones que el otro cuerpo con el que se frota.
2. Por Contacto: Los dos cuerpos tendrán carga del mismo signo. La carga inicial se reparte entre los dos cuerpos.
3. Por Inducción: El cuerpo adquiere una carga de signo contrario a la que tenía el cuerpo inductor (cargado inicialmente).

Circuitos Eléctricos

Circuito con Elementos en Serie

• Intensidad (Corriente): Es la misma para todos los elementos que están en serie.
• Diferencia de Potencial (Voltaje): La suma de las caídas de tensión en cada elemento es igual al voltaje total.
• Resistencia Equivalente: Es la suma de las resistencias individuales.

Circuito con Elementos en Paralelo

• Diferencia de Potencial (Voltaje): Es la misma en cada rama.
• Intensidad (Corriente): La intensidad total es la suma de las intensidades de cada rama.
• Resistencia Equivalente: El inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma de los inversos de las resistencias individuales.

Efectos de la Corriente Eléctrica

Efecto Térmico (Efecto Joule)

Cuando circula corriente eléctrica por un hilo conductor, este se calienta. Esto se debe a los continuos choques producidos entre los electrones en movimiento y las partículas que forman el hilo.

Se llama Efecto Joule a la transformación de la energía eléctrica en energía térmica, que se transmite en forma de calor.

Efecto Magnético

Un alternador es una máquina en la que se hace girar una bobina conductora dentro de un sistema de imanes, como resultado se genera una corriente alterna.

Efecto Mecánico

Una corriente eléctrica puede provocar movimiento. Esto es lo que sucede en un motor eléctrico, cuyo funcionamiento es inverso al del alternador.

Efecto Químico

La corriente eléctrica puede provocar reacciones químicas, como la descomposición del agua por electrólisis. En la industria se utiliza la corriente eléctrica para obtener metales (como el aluminio), para purificar metales o para recubrir un metal barato con otro más caro o más resistente a la corrosión.

Componentes Electrónicos Fundamentales

Resistencias

Una resistencia regula la cantidad de corriente que circula por una parte de un circuito electrónico.

Condensadores

• Permite almacenar carga eléctrica y usarla cuando se necesite, generando una corriente eléctrica.
• Consta de dos placas metálicas separadas por un material aislante, denominado dieléctrico.
• Se llama capacidad de un condensador a la relación existente entre la carga que puede almacenar y el voltaje al que se somete.

Otros Componentes

• Diodo: Es un dispositivo que solo deja pasar la corriente eléctrica que circula en un sentido.
• Transistor: Es un componente empleado en circuitos electrónicos para abrir o cerrar el circuito (actuando como interruptor) o para amplificar la corriente.
• Microprocesador: Es un circuito complejo formado por transistores y otros componentes electrónicos colocados sobre un soporte de silicio.