Conceptos Fundamentales de Electricidad, Electrostática y Circuitos Eléctricos

I. Fundamentos de la Materia y Carga

Estructura de la Materia

Es aquello de lo que están hechos los objetos que constituyen el universo observable y no observable.

Átomos

Es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia.

Carga Eléctrica

Es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas.

Carga Elemental ($e$)

Es la constante física que corresponde a la unidad mínima e indivisible de carga eléctrica; todas las cargas observables son un múltiplo entero de esta carga.

II. Electrostática y Campos

Ley de Coulomb

Ley fundamental de la interacción de cargas eléctricas.

Fuerza Eléctrica

Es la fuerza que aparece entre dos cargas o más, y su módulo depende del valor y la distancia entre las cargas.

Campo Eléctrico

Espacio donde interactúan las cargas.

Líneas de Campo Eléctrico (Líneas de Fuerza)

Son líneas imaginarias que describen los cambios de dirección de las fuerzas de un punto a otro.

Potencial Eléctrico ($V$)

Es el trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro.

Superficie Equipotencial

Es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el potencial de campo (o valor numérico de la función que representa el campo) es constante.

III. Capacitancia y Almacenamiento de Energía

Capacidad Eléctrica (Capacitancia)

Es la capacidad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica.

Condensadores (Capacitores)

Es un dispositivo capaz de almacenar energía.

Energía Almacenada en un Condensador

Esta se puede expresar en términos del trabajo realizado por la batería.

IV. Corriente y Circuitos

Corriente Eléctrica ($I$)

Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material.

Resistencia Eléctrica ($R$)

Es la propiedad por la cual los cuerpos se oponen al paso de la corriente eléctrica.

Factores que Influyen en la Resistencia Eléctrica

• Naturaleza: Depende del material (ejemplo: agua destilada o ionizada con sales minerales).
• Temperatura: Mientras mayor es la temperatura, mayor es la resistencia ($R$).
• Presión: A mayor presión, menor es la resistencia ($R$).

Ley de Ohm

La intensidad de la corriente ($I$) que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica ($V$) entre dichos puntos.

Circuito Eléctrico

Es el camino recorrido por una corriente eléctrica.

Elementos de un Circuito Eléctrico

• Generador
• Receptor
• Conductor

Tipos de Circuitos

Circuito Eléctrico Abierto

Es aquel donde existe una interrupción del paso de corriente.

Circuito Eléctrico Cerrado

Es aquel donde no hay interrupción del paso de corriente, permitiendo su flujo continuo.

V. Asociaciones de Resistencias

Asociación de Resistencias en Serie

Se dice que varias resistencias están conectadas en serie cuando el final de la primera se conecta con el principio de la segunda y así sucesivamente, de forma que solamente hay un único camino para que pase la corriente eléctrica. Por lo tanto, la intensidad de corriente será la misma para cada una de las resistencias conectadas.

Resistencias en Serie

Ocurre cuando la corriente que circula por todas las resistencias de una asociación tiene la misma intensidad.

Asociación de Resistencias en Paralelo

Ocurre cuando las resistencias se conectan entre sí, de un lado al polo positivo (+) y del otro al polo negativo (–), manteniendo la misma diferencia de potencial (voltaje) en sus extremos.

Resistencias en Paralelo

Varias resistencias asociadas están dispuestas en paralelo cuando entre los extremos de todas ellas existe una misma diferencia de potencial. Sin embargo, por cada una circula una intensidad de corriente diferente.