Electricidad: Conceptos Fundamentales y Leyes

Carga Eléctrica (q)

Es la propiedad fundamental de los cuerpos para atraerse o repelerse debido a un exceso o defecto de electrones.

• Carga negativa (-): Exceso de electrones.
• Carga positiva (+): Defecto de electrones.

Unidad de Carga Eléctrica (e)

El electrón, una partícula elemental, posee la carga eléctrica más pequeña que existe en la naturaleza. Su valor es e = 1,6 x 10^-19 Coulomb (C).

Ley Cualitativa para la Interacción de Cuerpos Cargados

Dos cuerpos con cargas de signos opuestos se atraen, y con cargas del mismo signo se repelen.

Fuerza Electrostática (Fe)

La fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es:

• Proporcional al producto de las cargas.
• Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
• Su dirección está en la línea que las une.
• Es de repulsión si las cargas son del mismo signo.
• Es de atracción si son de signo contrario.

Donde:

• k es la constante electrostática de Coulomb en el vacío.
• e es la permitividad eléctrica del vacío.

Campo Eléctrico

El campo eléctrico creado por una carga +Q se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga.

La dirección del campo eléctrico es la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba.

• El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia afuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

Electrización de Cuerpos

• Cuando un cuerpo neutro se electriza, sus cargas eléctricas se redistribuyen hasta alcanzar un equilibrio.
• Cuerpos aislantes: Dificultan el movimiento de las cargas eléctricas en su interior, y la carga neta permanece solo donde se depositó.
• Cuerpos conductores: Facilitan la redistribución de cargas, de modo que la electricidad afecta a todo el cuerpo.

Potencial Eléctrico

Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para mover una carga positiva +q (carga de prueba) desde el infinito hasta un punto determinado en contra de la fuerza eléctrica.

Potencial eléctrico: (voltio = J/C)

Energía potencial eléctrica: (Joule)

• Electronvoltio: Energía adquirida por un electrón al moverse a través de un potencial eléctrico de 1 V.

Intensidad de Corriente Eléctrica (I)

Es el flujo de carga eléctrica que pasa a través de la sección transversal de un conductor en un intervalo de tiempo.

Resistencia Eléctrica (R)

Propiedad de los materiales para oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia, mientras que los aislantes tienen alta resistencia.

• Se mide en Ohm (Ω).

Ley de Ohm

El flujo de corriente (I) en un circuito eléctrico cerrado es directamente proporcional al voltaje aplicado (V) e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica (R) del circuito.

Asociación de Resistencias

Resistencia en Serie

En un circuito sin ramificaciones, las resistencias se conectan sucesivamente. La corriente circula con la misma intensidad.

Resistencia en Paralelo

En un circuito con ramificaciones, las resistencias se conectan en paralelo. Tienen la misma diferencia de potencial (V).