Fundamentos de Electricidad: Conceptos Clave y Principios Físicos
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Conceptos Fundamentales de Potencial y Energía Eléctrica
Potencial Eléctrico
Es el trabajo realizado contra las fuerzas eléctricas para transportar la unidad de carga positiva desde fuera del campo eléctrico hasta un punto dado.
La fórmula es: Va = W/q0
Donde:
- Va: Potencial eléctrico
- W: Trabajo realizado
- q0: Carga transportada
Energía Potencial Eléctrica
Es igual al producto de la carga eléctrica por el potencial eléctrico.
La fórmula es: W = q0 * V
Diferencia de Potencial
Se define como el trabajo por unidad de carga que debe realizar un agente externo para mover una unidad de carga positiva entre dos puntos (A y B) de un campo eléctrico, sin que cambie su energía cinética. También es conocida como tensión.
Electronvoltio (eV)
Es la energía que un electrón gana al moverse a través de una diferencia de potencial igual a un voltio.
Equivalencia: 1 eV = 1.6 × 10-19 J
Superficies Equipotenciales
Definición de Superficies o Líneas Equipotenciales
Son aquellas que resultan de la unión de todos los puntos de un campo eléctrico que se encuentran al mismo potencial eléctrico.
Características de las Superficies Equipotenciales
- Siempre son perpendiculares a las líneas de campo.
- El trabajo realizado sobre la misma superficie es nulo.
- Todos los puntos de un conductor en equilibrio tienen el mismo potencial.
Diferencia de Potencial entre Placas Paralelas
Es igual al producto de la magnitud del campo eléctrico (E) por la distancia (d) entre las placas.
La fórmula es: VB - VA = E * d
Condensadores y Capacitancia
Condensador Eléctrico
Es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un material aislante (dieléctrico). Su función principal es almacenar cargas eléctricas para su uso posterior.
Capacitancia
Es la magnitud que mide la relación entre la carga almacenada en cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial entre ellos.
La unidad es el Farad (F).
La fórmula es: C = q/V
Donde: Coulomb/Voltio (C/V) es equivalente a Farad.
Farad (F)
Es la unidad de capacitancia de un condensador. Un Farad se define como la capacidad de un condensador que adquiere una carga de un Coulomb cuando se le aplica una diferencia de potencial de un voltio.
Características de la Capacitancia de un Condensador
- Si el área de las placas es grande, la capacitancia aumenta.
- Si la separación entre las placas aumenta, la capacitancia disminuye.
- Si varía la tensión aplicada, varía la carga almacenada.
Corriente Eléctrica y Resistencia
Corriente Eléctrica
Es el movimiento ordenado y permanente de las cargas eléctricas en un conductor, bajo la influencia de un campo eléctrico.
Ampere (A)
Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Un Ampere se define como la corriente que circula cuando una carga de un Coulomb atraviesa la sección transversal de un conductor en un segundo.
Resistencia Eléctrica
Es la oposición que ofrece un conductor al flujo de la corriente eléctrica a través de él.
Ley de Ohm
La resistencia de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada a sus extremos e inversamente proporcional a la intensidad de corriente que circula por él.