Fundamentos de la Electricidad: Cargas, Campos y Corrientes
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Electricidad: Un Fenómeno Fundamental
La electricidad es un fenómeno físico que se origina en el movimiento de partículas subatómicas a través de cargas eléctricas, manifestándose mediante la atracción y repulsión entre ellas.
Divisiones de la Electricidad
La electricidad se divide principalmente en dos ramas:
- Electrostática: Rama de la electricidad que estudia las cargas eléctricas en reposo.
- Electrodinámica: Estudia los fenómenos relacionados con las cargas eléctricas en movimiento.
Carga Eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia y la base de todas las interacciones eléctricas. Se representa con los símbolos + y –.
Atracción y Repulsión
- Atracción: Cargas eléctricas de signos opuestos se atraen.
- Repulsión: Cargas eléctricas del mismo signo se repelen.
Componentes Atómicos
Los cuerpos están constituidos por átomos, y estos a su vez por partículas subatómicas denominadas protones, electrones y neutrones.
- Neutrón: Partícula subatómica sin carga neta, representada por la letra (n).
- Protón: Partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva de 1.6 x 10-19 C.
- Electrón: Partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa de 1.6 x 10-19 C.
Campo Eléctrico
El campo eléctrico es la región del espacio que rodea un cuerpo cargado eléctricamente, donde otra carga experimenta una fuerza eléctrica.
Las líneas del campo eléctrico son líneas imaginarias trazadas de tal manera que su dirección en cualquier punto es la misma que la dirección del campo eléctrico en ese punto.
Intensidad del Campo Eléctrico
La intensidad del campo eléctrico en un punto se define en términos de la fuerza que experimenta una carga positiva pequeña (+q) cuando se coloca en ese punto. La magnitud del campo eléctrico está dada por:
E = F/q
Donde:
- E = Intensidad del campo (N/C)
- K = 9 x 109 Nm2/C2
Ley de Coulomb: E = Kq/r2
Donde:
- R = Distancia entre la carga eléctrica y el punto donde se desea conocer la intensidad.
- Q = Carga de prueba (C)
Electrodinámica
La electrodinámica es la rama de la electricidad que se encarga de estudiar las cargas en movimiento.
Tipos de Corriente
Dependiendo de cómo se genere, la corriente eléctrica puede ser de dos tipos: continua y alterna.
- Corriente Continua (CC): Es aquella en la que el flujo de cargas recorre el conductor continuamente en un mismo sentido. Este tipo de corriente es generado por pilas y baterías.
- Corriente Alterna (CA): Es aquella en la que el flujo de cargas se mueve alternadamente dentro del conductor, desplazándose en un sentido y otro. Este tipo de corriente es producido por generadores eléctricos.
Intensidad de Corriente
La intensidad de corriente es la carga total que circula a través de la sección transversal de un conductor.
Potencia Eléctrica
La potencia eléctrica mide la cantidad de energía eléctrica que un receptor consume en un tiempo dado. La expresión que se utiliza para el cálculo es:
La energía eléctrica es el producto de la potencia en un tiempo determinado.
Circuito Eléctrico
Un circuito eléctrico es una combinación de elementos conectados entre sí de forma adecuada, permitiendo el paso de electrones (corriente eléctrica).
Un circuito eléctrico consta de una diferencia de potencial o voltaje (V), corriente eléctrica (I) y una resistencia (R).
El circuito está cerrado cuando la corriente eléctrica circula en todo el sistema, y está abierto cuando no circula. Para abrir o cerrar un circuito se utiliza un interruptor.