Resumenes d Las Clases de intalaciones electricas
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22-Septiembre-2015 Carga eléctrica La carga eléctrica es una propiedad de la materia que permite cuantificar la pérdida o ganancia de electrones. La carga eléctrica q puede clasificarse como carga eléctrica positiva (protones) y carga eléctrica negativa (electrones). Los fenómenos eléctricos se atribuyen a la separación de las cargas eléctricas del átomo y su movimiento. Por esta razón el concepto de carga eléctrica es la base para definir los fenómenos eléctricos. Campo eléctrico El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa. Electrización El término electrizado es un sinónimo que se le asigna a un cuerpo cargado eléctricamente, electrizar un cuerpo no es más que lograr el reacomodo de los electrones que se encuentran en la superficie de un cuerpo haciéndolos pasar a otros. Tipo de electrización: PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO O FRICCIÓN Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de un cuerpo al otro y así el conductor queda cargado, positivamente si cedió electrones o negativamente si los ganó. PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR CONDUCCIÓN O CONTACTO Es necesario que el cuerpo previamente electrizado entre en contacto con un cuerpo neutro para que se lleve a cabo el proceso de electrización por contacto o conducción. Esto sucede porque, al entrar los cuerpos en contacto, los electrones se transfieren del material que contiene un exceso de electrones al otro. La distribución uniforme de la carga en el material que originalmente se encontraba en estado neutro dependerá mucho de que este sea un buen conductor de la electricidad. PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de
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22-Septiembre-2015
Carga eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que permite cuantificar la pérdida o ganancia de
electrones.
La carga eléctrica q puede clasificarse como carga eléctrica positiva (protones) y carga eléctrica
negativa (electrones). Los fenómenos eléctricos se atribuyen a la separación de las cargas eléctricas
del átomo y su movimiento. Por esta razón el concepto de carga eléctrica es la base para definir los
fenómenos eléctricos.
Campo eléctrico
El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo
se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo
eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior
de una carga puntual negativa.
Electrización
El término electrizado es un sinónimo que se le asigna a un cuerpo cargado eléctricamente,
electrizar un cuerpo no es más que lograr el reacomodo de los electrones que se encuentran en la
superficie de un cuerpo haciéndolos pasar a otros.
Tipo de electrización:
PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO O FRICCIÓN
Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia
de carga de un cuerpo al otro y así el conductor queda cargado, positivamente si cedió electrones o
negativamente si los ganó.
PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR CONDUCCIÓN O CONTACTO
Es necesario que el cuerpo previamente electrizado entre en contacto con un cuerpo neutro para que
se lleve a cabo el proceso de electrización por contacto o conducción. Esto sucede porque, al entrar
los cuerpos en contacto, los electrones se transfieren del material que contiene un exceso de
electrones al otro.
La distribución uniforme de la carga en el material que originalmente se encontraba en estado
neutro dependerá mucho de que este sea un buen conductor de la electricidad.
PROCESO DE ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un
cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del
primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada:
las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de
redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas
zonas está cargado positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas
eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el
cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
29-Septiembre-2015
Calculo de la fuerza eléctrica
La fuerza eléctrica que actúa sobre una carga puntual q1 como resultado de la presencia de una
segunda carga puntual q2 esta dada por la ley de Coulomb:
donde ε0 = permitividad del vacío
Intensidad de campo eléctrico
La Intensidad del Campo Eléctrico se representa por y se define matemáticamente
como , es decir, es la fuerza eléctrica que actúa sobre la unidad de carga situada en un
punto concreto del campo. Su unidad en el Sistema Internacional es el N/C.
Teniendo presente la Ley de Coulomb, podemos desarrollar la expresión vista, buscando otra
más significativa de la siguiente manera:
No olvidemos que tanto la intensidad como el campo, son magnitudes vectoriales de forma que
si Q´ es positiva, el campo y la fuerza tienen el mismo sentido y si la carga es negativa, tienen
sentidos opuestos.
06-Octubre-2015
Permitividad
Es una constante física que describe como un campo electrico, afecta y es afectado por un medio
eo = 8,8542·10-12
C2/Nm
2 = 8,8542 pF/m
Líneas de campo eléctrico
El campo eléctrico se representa gráficamente mediante las llamadas líneas de campo o líneas de
fuerza, las cuales tienen la misma dirección que el vector campo de cada pto.
· Propiedades:
Son abiertas, salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las
cargas negativas.
El nº de líneas que salgan de una carga positiva o entren en una carga negativa debe de ser
proporcional a dicha carga.
Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario, en el pto de corte existirían 2 vectores
campo distintos.
Si un campo es uniforme, las líneas de campo son rectas paralelas.
Potencial eléctrico
· Potencial: energía potencial por unidad de carga.
· Variación de la Ep eléctrica entre 2 ptos A y B de un campo eléctrico:
· Diferencia de potencial entre 2 ptos de un campo eléctrico
siendo
Diferencia de potencial eléctrico
La diferencia de potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda
fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su
potencial eléctrico.
Si la energía (E) que el generador cede al circuito durante su funcionamiento es directamente
proporcional a su dpp (V) y a la carga, q (C), que pone en movimiento.
Por lo tanto la d.d.p o diferencia de potencial es:
Energía potencial eléctrica
La energía potencial se puede definir como la capacidad para realizar trabajo que surge de la
posición o configuración. En el caso eléctrico, una carga ejercerá una fuerza sobre cualquier otra
carga y la energía potencial potencial surge del conjunto de cargas. Por ejemplo, si fijamos en
cualquier punto del espacio una carga positiva Q, cualquier otra carga positiva que se traiga a su
cercanía, experimentará una fuerza de repulsión y por lo tanto tendrá energía potencial.
13-Octubre-2015
Magnetismo.
Campo magnético:
Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes
macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas
atómicas. El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre las cargas móviles
en la ley de la fuerza de Lorentz. La interacción del campo magnético con las cargas, nos conduce a
numerosas aplicaciones prácticas. Las fuentes de campos magnéticos son esencialmente de
naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnéticos. La unidad SI para el campo
magnético es el Tesla, que se puede ver desde la parte magnética de la ley de fuerza de Lorentz,
Fmagnética = qvB, que está compuesta de (Newton x segundo)/(Culombio x metro). El Gauss (1
Tesla = 10.000 Gauss) es una unidad de campo magnético mas pequeña.
Imán permanente:
Un imán permanente se define como un material que puede ser imantado y que es capaz de
generar un campo magnético persistente, a diferencia de los imanes temporales que generan un
campo magnético sólo mientras está activa la fuerza o energía externa que lo genera. Por ejemplo,
un electroimán produce un campo magnético sólo cuándo circula por el material una corriente
eléctrica; el campo magnético desaparece de forma instantánea cuándo dejar de circular la
electricidad.
Los imanes permanentes pueden clasificarse en dos tipos, los naturales, como la magnetita, y en
artificiales. Los imanes permanentes artificiales se fabrican con materiales ferromagnéticos
duros, que son aquellos materiales ferromagnéticos que, tras ser imantados, tienden a mantener las
propiedades magnéticas hasta que no son desmagentizados, fenómeno que se produce cuándo es
aplicado un campo magnético contrario al inicial.
Algunas de las sustancias más utilizadas en la fabricación de imanes permanentes son:
Alnico: aleación de cobalto, aluminio y níquel. En ocasiones con hierro, cobre y titanio.
Ferrita: también conocido como hierro-α, es el hierro cristalizado en el sistema cúbico.
Neodimio: la aleación de neodimio, hierro y boro se utiliza para fabricar el conocido como
imán de neodiminio, imán NdFeB, NIB o Neo. Pertenece al grupo de los imanes de tierras
raras.
Imán de Samario – Cobalto: otro imán de tierras raras.
Una de las aplicaciones más importantes de los imanes permanentes es en motores eléctricos. El
proceso de inducción en las turbinas y generadores necesita de imanes permanentes
para transformar el movimiento mecánico en energía. También se utilizan en numerosos
dispositivos electrónicos para producir movimiento aprovechando el fenómeno inverso a la
inducción eléctrica. Puede que los imanes permanentes más familiares para todos, aún sin saberlo,
sean los que tenemos adornando el frigorífico de casa.
Líneas de campo magnético:
Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del campo
magnético en tres dimensiones. Se definen como sigue. Si en cualquier punto de
dicha línea colocamos una aguja de compás ideal, libre para girar en cualquier
dirección (diferente a la aguja normal que permanece horizontal --estas agujas
existen, vea al final de la página), la aguja siempre apuntará a lo largo de la línea
de campo (dibujo inferior).
Las líneas de campo convergen donde la
fuerza magnética es mayor y se separan
donde es más débil. Por ejemplo, en una
barra imantada compacta o "dipolo", las
líneas de campo se separan a partir de
un polo y convergen en el otro y la fuerza
magnética es mayor cerca de los polos
donde se reúnen. El comportamiento de las
líneas en el campo magnético terrestre es
muy similar.
Campo magnético en un conductor rectilíneo:
Una vez establecido que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos, interesó establecer
expresiones operativas que permitan calcular el campo creado por algunos tipos de corriente.
Lógicamente, después de la experiencia de Oersted, el primer caso que se estudió fue la corriente
rectilínea.
El resultado de la experiencia de Oersted indica que el campo
magnético producido por una corriente rectilínea es perpendicular a dicha corriente. Además, el
magnetismo natural muestra que las líneas de fuerza son cerradas en todas las experiencias. Por lo
tanto, teniendo en cuenta la geometría de la situación, es lógico plantear que las líneas del campo
deben ser circunferencias contenidas en planos perpendiculares a la corriente y con el centro en el
conductor. La veracidad de esta hipótesis se puede comprobar sencillamente colocando una brújula
en diversas posiciones alrededor de la corriente o espolvoreando en un plano perpendicular a la
corriente limaduras de hierro, que se imantan y dibujan la líneas del campo magnético.
Se constata también que el sentido de las líneas del campo magnético verifica respecto del de la
corriente la llamada regla de la mano derecha o de cualquier rosca (como la de un tornillo o un
sacacorchos), que ilustra el dibujo adjunto. Esta regla tiene en cuenta que, como es lógico, si se
invierte el sentido de la corriente eléctrica, también se invierte el sentido de circulación del campo
magnético.
Según la Ley de Biot-Savart: El campo magnético creado por un conductor en un punto P es la
integral del campo creado por el elemento de corriente extendida a todo el hilo:
En general esta integral es complicada de calcular, salvo para situaciones sencillas en que la forma
del hilo que transporta la corriente tiene cierto grado de simetría.
Campo magnético en un solenoide:
Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo magnético sumamente
uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina
de hilo conductor aislado y enrollado helicoidalmente, de longitud infinita. En ese caso ideal el
campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo.
En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita,
enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las
necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo
magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina.
La bobina con un núcleo apropiado, se convierte en un electroimán. Se utiliza en gran medida para
generar un campo magnético uniforme.
Se puede calcular el módulo del campo magnético en el tercio medio del solenoide según la
ecuación:
Donde:
m: permeabilidad magnética.
N: número de espiras del solenoide.
i: corriente que circula.
L: longitud total del solenoide.
Mientras que el campo magnético en los extremos de este pueden aproximarse como:
Fuerza magnética:
La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide
un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son
producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha
relación entre la electricidad y el magnetismo.
Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética
entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen
microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen
del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro
polo.
27-Octubre-2015
Paramagnéticos
El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a
alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente
acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe
ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En
presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta
alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente
debido al movimiento térmico.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo.
Esto se describe por unapermeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo,
una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña.
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento
magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este
comportamiento también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie.
Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios cuya permeabilidad
magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una medida despreciable
el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor aproximadamente
igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la permeabilidad del material o
medio entre la permeabilidad del vacío.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que
los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo
magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está
favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por
imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales
paramagnéticos son: aire, magnesio, aluminio, titanio y wolframio.
Diamagnetismo
En electromagnetismo, el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en
repeler los campos magnéticos. Es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son
atraídos por los campos magnéticos. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto por Sebald
Justinus Brugmans que observó en 1778 que el bismuto y el antimonio fueron repelidos por los
campos magnéticos. El término diamagnetismo fue acuñado por Michael Faraday en septiembre de
1845, cuando se dio cuenta de que todos los materiales responden (ya sea en forma diamagnética
o paramagnética) a un campo magnético aplicado.
Materiales diamagnéticos
Las sustancias son, en su gran mayoría, diamagnéticas, puesto que todos los pares de
electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los
que hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido
contrario.
Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los
demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito,
el bronce y el azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones.
El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo no especialmente alto, se ha usado como
demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo
magnético lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).
Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnéticos tienen:
Una permeabilidad magnética inferior a la unidad.
Una inducción magnética negativa.
Una susceptibilidad magnética negativa, prácticamente independiente de la temperatura, y
generalmente del orden (en unidadescegesimales) de e.m.u./mol, donde M es
la masa molecular.
En muchos compuestos de coordinación se obtiene una estimación más exacta utilizando las tablas
de Pascal.
En los materiales diamagnéticos, el flujo magnético disminuye y en los paramagnéticos el flujo
magnético aumenta.
Ferromagnetismo
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos
los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material
ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. Ha de extenderse por todo un sólido
para alcanzar el ferromagnetismo.
Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas
como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están
alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de
dominios está compensada por la ganancia en entropía.
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a
alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el
mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de
tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los
dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el
campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.
10-Noviembre-2015
Circuito Eléctrico
Es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas.
Las cargas eléctricas que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor
potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa
diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se
necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las
cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un
conductor constituye una corriente eléctrica.
Un circuito eléctrico, es una combinación de elementos conectados de modos que proporcionen una
trayectoria cerrada continua para la circulación de una corriente eléctrica.
Es una serie de elementos o componentes eléctricos o electrónicos, conectados eléctricamente entre
sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas o eléctricas. Es un
conductor unido por sus extremos, en el que existe, al menos, un generador que produce una
corriente eléctrica. En un circuito, el generador origina una diferencia de potencial que produce una
corriente eléctrica. La intensidad de esta corriente depende de la resistencia del conductor. Los
elementos que pueden aparecer en un circuito eléctrico pueden estar colocados en serie o en
paralelo.
La finalidad de los circuitos es hacer que la corriente eléctrica haga un trabajo útil como iluminar,
mover un motor, hacer funcionar un aparato de radio, etc.
El circuito eléctrico es un camino cerrado por donde circulan electrones, este camino formado por
generador o acumulador (fuente de energía), hilo conductor, receptor o consumidor (carga),
elementos de maniobra (interruptor), elementos de protección.
ANEXOS
Deber N° 1
Información sobre libros a utilizar en la materia:
Física Para Ciencias e Ingenierías. SERWAY, Raymond, A. Jewet, John W. Novena
Edición. México 2015. Volumen 1
Contenido:
o Termodinámica
o Ondas Mecánicas
o Electricidad y Magnetismo
o Física Moderna
o Movimiento Oscilatorio
o Máquinas Térmicas
o Ondas Sonoras
De este libro me dieron a conocer que hay 2 ejemplares en la biblioteca de la FACULTAD DE
INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA.
Teoría y Problemas de Física General. SCHAUM Daniel. México 1985
Contenido:
o Física
o Física Nuclear
o Física Atómica
o Electricidad y Magnetismo
De este libro me dieron a conocer que hay 5 ejemplares en la biblioteca de la FACULTAD DE
INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA.
Física. SERWAY, Raymond A. Faughn, Jerry S. Quinta Edición. México, Pearson 2001
Contenido:
o Termodinámica
o Óptica
o Mecánica
o Movimiento Ondulatorio
o Vibraciones
o Luz
o Física
o Electricidad Y Magnetismo
De este libro me dieron a conocer que hay 3 libros en el CENTRO DE INFORMACIÓN
INTEGRAL
Electricidad Básica. ARBOLEDAS Brihuega, David. Bogotá: Ediciones de la U, 2011
Contenido:
o Electrónica
o Circuitos Electrónicos
o Semiconductores
o Tubos Eléctricos
o Transistores
De este libro me dieron a conocer que hay 1 libro en el CENTRO DE INFORMACIÓN
INTEGRAL
INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN (INEN)
El Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN, fue creado el 28 de agosto de 1970, mediante
Decreto Supremo No. 357 publicado en el Registro Oficial No. 54 del 7 de septiembre de 1970 y
desde su inicio ha venido actuando como la entidad nacional encargada de formular las Normas
Técnicas Ecuatorianas teniendo como concepto básico satisfacer las necesidades locales y facilitar
el comercio nacional e internacional.
En lo que concierte a la materia de Instalaciones Eléctricas tenemos las siguientes normas:
CPE INEN 005 parte 8:86 Código Ecuatoriano de la construcción. Protección contra
incendios (parte I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII). SECCIÓN VIII INSTALACIONES
ELÉCTRICAS. Esta Sección del Código establece las regulaciones relacionadas con el
equipo eléctrico de los edificios, requeridas desde el punto de vista de la seguridad contra el
fuego.
CPE INEN 019:01 CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL
El Colegio de Ingenieros Eléctricos de Pichincha –CIEPI-; consiente de que en el País no existía
ningún Código que norme las instalaciones eléctricas, causando un vacío en el ejercicio profesional
de la Ingeniería Eléctrica, tornó a su cargo la responsabilidad de elaborar el PRIMER CÓDIGO
ELÉCTRICO ECUATORIANO.
De esta manera nace este Código en el año de 1973, con la ayuda y financiación del Instituto
Ecuatoriano de Electrificación INECEL. Como base para la ejecución de este Código se usó los
siguientes documentos: Código Eléctrico Americano (NEC), el Código Eléctrico Peruano, los
Reglamentos Eléctricos Chilenos y publicaciones de la Comisión Internacional de Electricidad.
Contenido: El Código contiene las exigencias mínimas de seguridad para la realización de:
o Las Instalaciones Eléctricas Interiores en edificios y fábricas;
o Redes de Distribución;
o Subestaciones;
o Líneas de Transmisión;
o Centrales de Generación e Iluminación.
Se excluyen las exigencias para instalaciones eléctricas en barcos, trenes, aviones y automóviles.
NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN (NEC)
El Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda mediante Acuerdo Ministerial número 0047 del 10
de enero de 2015, publicado en el Registro Oficial N°413, dispuso la aplicación obligatoria en todo
el país de 10 capítulos de la Norma Ecuatoriana de la Construcción, NEC. Los 10 capítulos de la
NEC fueron elaborados mediante el Convenio de Cooperación Interinstitucional suscrito en el 2008
entre el MIDUVI y CAMICON.
En este trabajo participaron profesionales, investigadores, docentes de varios Centros de Educación
Superior del país, consultores nacionales y extranjeros, Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica
Nacional y Organismos Internacionales.
Capítulos:
1. Cargas (No sísmicas)
2. Cargas Sísmicas y Diseño Sismo resistente
3. Rehabilitación sísmica de estructuras
4. Estructuras de Hormigón Armado
5. Estructuras de Mampostería Estructural
6. Geotecnia y Cimentaciones
7. Estructuras de Acero
8. Estructuras de Madera
9. Vidrio
10. Viviendas de hasta dos pisos con luces de hasta 5m
Éste es un logro más de la Cámara de la Industria de la Construcción y del Ministerio de Desarrollo
Urbano y Vivienda en su aporte al desarrollo del país.
Deber N° 2
ELECTRIZACIÓN:
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice
que ha sido electrizado.
Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha
de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones.
Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número descargas positivas y
negativas.
Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente:
Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester,
poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos
no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
2. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere
un exceso de carga positiva y el otro un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra
en un sistema aislado la carga total o neta no cambia.
3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.
4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.
FORMAS DE ELECTRIZACIÓN
Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede
transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se
caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en
una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición.
Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo
en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o
influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se
cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos
regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la
denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es
transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.
Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con otro cuerpo, como aprecio Tales
de Mileto en el siglo sexto antes de Cristo.
Proceso de electrización por frotamiento o fricción
Imagen obtenida de: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com/2012/11/formas-de-
electrizacion_7517.html
Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia
de carga de un cuerpo al otro y así el conductor queda cargado, positivamente si cedió electrones o
negativamente si los ganó.
EJEMPLO
Una mascada o pañuelo de seda contra un peine o varilla de plástico, la mascada atrae electrones del
material de plástico, por lo que este último queda con una carga positiva, mientras que la seda gana
electrones y queda electrizada negativamente debido al exceso de electrones que contiene después
del frotamiento.
Proceso de electrización por conducción o contacto
Imagen obtenida de: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com/2012/11/formas-de-
electrizacion_7517.html
Es necesario que el cuerpo previamente electrizado entre en contacto con un cuerpo neutro para que
se lleve a cabo el proceso de electrización por contacto o conducción. Esto sucede porque, al entrar
los cuerpos en contacto, los electrones se transfieren del material que contiene un exceso de
electrones al otro.
La distribución uniforme de la carga en el material que originalmente se encontraba en estado
neutro dependerá mucho de que este sea un buen conductor de la electricidad.
Proceso de electrización por inducción
Imagen obtenida de: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com/2012/11/formas-de-
electrizacion_7517.html
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un
cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del
primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada:
las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de
redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas
zonas está cargado positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas
eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el
cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
Conductores, aisladores y semiconductores
Cuando un cuerpo neutro es electrizado, sus cargas eléctricas, bajo la acción de las fuerzas
correspondientes, se redistribuyen hasta alcanzar una situación de equilibrio. Algunos cuerpos, sin
embargo, ponen muchas dificultades a este movimiento de las cargas eléctricas por su interior y
sólo permanece cargado el lugar en donde se depositó la carga neta. Otros, por el contrario, facilitan
tal redistribución de modo que la electricidad afecta finalmente a todo el cuerpo. Los primeros se
denominan aisladores y los segundos conductores.
Esta diferencia de comportamiento de las sustancias respecto del desplazamiento de las cargas en su
interior depende de su naturaleza íntima. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen
electrones externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga
una gran movilidad, tal es el caso de los metales. En las sustancias aisladoras, sin embargo, los
núcleos atómicos retienen con fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.
Entre los buenos conductores y los aisladores existe una gran variedad de situaciones intermedias.
Es de destacar entre ellas la de los materiales semiconductores por su importancia en la fabricación
de dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica. En condiciones
ordinarias se comportan como malos conductores, pero desde un punto de vista físico su interés
radica en que se pueden alterar sus propiedades conductoras con cierta facilidad, ya sea mediante
pequeños cambios en su composición, ya sea sometiéndolos a condiciones especiales, como elevada
temperatura o intensa iluminación.
BIBLIOGRAFIA:
https://es.wikipedia.org/wiki/Electrizaci%C3%B3n
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/contenido
s/01d56993080930f36.html
http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com/2012/11/formas-de-electrizacion_7517.html
Deber N° 3
Generador de Van Der Graaff.
Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una
diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) paraacelerar partículas
cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de
las características de los núcleos del material que constituye el blanco.
El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es un
generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se
conectan.
El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta,
dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga
transportada por la cinta.
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para
acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las
diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a
alcanzar los cinco megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción
de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
El generador consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta
carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la esfera por inducción en la cinta, ya que la
varilla metálica o peine está muy próxima a la cinta pero no en contacto. La carga, transportada por
la cinta, pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o varilla metálica que se encarga de
producir energía; esto hace que las partículas de energía que se encuentran dentro de la esfera al
hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzca energía) absorbe aquella produciendo estática
en el cuero capilar u otro objeto que este en contacto directo.
Existen dos modelos básicos de generador:
el que origina la ionización del aire situado en su parte inferior, frente a la correa, con un
generador externo de voltaje (un aparato diferente conectado a la red eléctrica y que crea un
gran voltaje)
el que se basa en el efecto de electrización por contacto. En este modelo el motor externo
sólo se emplea para mover la correa y la electrización se produce por contacto. Podemos
moverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor.
Consta de:
1.- Una esfera metálica hueca en la parte superior.
2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseño de la izquierda, pero que es necesaria
para soportar el montaje.
3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y el
inferior movido por un motor conectado a su eje.
4.- Dos “peines” metálicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior está conectado a
tierra y el superior al interior de la esfera.
5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva
componentes de carbono que la harían conductora).
6.- Un motor eléctrico montado sobre una base aislante cuyo eje también es el eje del cilindro
inferior. En lugar del motor se puede poner un engranaje con manivela para mover todo a mano.
Esquema realizado en AutoCAD
CONCLUSIONES:
Observamos que al comenzar a funcionar el motor el dorillo interno empieza a vibrar y
hace mover todos los componentes internos.
Se ve claramente como partecitas de luz se va formando como chispas por la vibración que
se creó.
Lo más notorio es el sonido que provoca el generador ya que es un poco intenso y
molestoso.
BIBLIOGRAFIA:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/Generador_de_Van_de_Graaff
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/T
riboelecetricidad/vanderGraff/GeneradorEVG_Trabajo.htm
Deber N° 4
Permitividad
La permitividad (llamada también constante dieléctrica) es una constante física que describe cómo
un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad del vacío es
8,8541878176x10-12
F/m.
La permitividad está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de
un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. Está
directamente relacionada con la susceptibilidad eléctrica. Por ejemplo, en un condensador una alta
permitividad hace que la misma cantidad de carga eléctrica se almacene con un campo eléctrico
menor y, por ende, a un potencial menor, llevando a una mayor capacidad del mismo.
Permitividad absoluta y relativa:
La permitividad de un material se da normalmente en relación con la del vacío, denominándose
permitividad relativa, (también llamada constante dieléctrica en algunos casos). La permitividad
absoluta se calcula multiplicando la permitividad relativa por la del vacío:
donde es la susceptibilidad eléctrica del material. En la siguiente tabla se muestran las
permitividades relativas de algunos dieléctricos:
Material (adimensional)
Aceite mineral 19,5
Aceite 2,8
Agua 80,5
Caucho de 20 a 50
Acetona 191
Aire
1,00058986 ± 0.00000050
(en CNPT, para 0,9 MHz),1
Papel duro 49,5
Agua destilada
88,0 a 0 °C
55,3 a 100 °C2
PVC de 30 a 40
Baquelita de 50 a 80
Vidrio de 40 a 60
Mica 5,4
Bibliografía:
Física Para Ciencias e Ingenierías. SERWAY, Raymond, A. Jewet, John W. Novena
Edición. México 2015. Volumen 1
Deber N° 5
Calcular las fuerzas que actúan en cada punto:
Punto Q2:
𝐹12 = 𝐾 𝑥 𝑄1𝑥𝑄2
(𝑟)2
𝐹12 =9𝑋109(15𝑋10−6)(10𝑋10−6)
(0.08)2
𝑭𝟏𝟐 = 𝟐𝟏𝟎. 𝟗𝟒 𝑵
𝑭𝟏𝟐 = (𝟐𝟏𝟎. 𝟗𝟒𝒊 + 𝒐𝒋) 𝑵
𝐹32 =9𝑋109(−5𝑋10−6)(15𝑋10−6)
(0.0894)2
+Q2=15uC
-Q3=5uC
+Q1=10uC
α
β
F12
F32
F21
F13
F31 F21
8.94cm
8cm
4cm
𝑭𝟑𝟐 = −𝟖𝟒. 𝟒𝟓 𝑵
Ley de Cosenos:
4² = 8.94² + 8² − 2(8.94)(8)Cos(α)
α = 26.56°
β=63.44°
𝐹32 = (−84.45𝐶𝑜𝑠(26.57)𝑖 − 84.45𝐶𝑜𝑠(63.44)𝑗) 𝑁
𝑭𝟑𝟐 = (−𝟕𝟓. 𝟓𝟑𝒊 − 𝟑𝟕. 𝟕𝟒𝒋) 𝑵
𝐹𝑅1 = ((210.94 − 75.53)𝑖 − (0 + 37.74)𝑗) 𝑁
𝑭𝑹𝟏 = (𝟏𝟑𝟓. 𝟒𝟏𝒊 − 𝟑𝟕. 𝟕𝟒𝒋) 𝑵
Punto Q1:
𝐹21 = 𝐾 𝑥 𝑄2𝑥𝑄1
(𝑟)2
𝐹21 =9𝑋109(10𝑋10−6)(15𝑋10−6)
(0.08)2
𝑭𝟐𝟏 = 𝟐𝟏𝟎. 𝟗𝟒 𝑵
𝑭𝟐𝟏 = (𝟐𝟏𝟎. 𝟗𝟒𝒊 + 𝒐𝒋) 𝑵
𝐹31 =9𝑋109(10𝑋10−6)(−5𝑋10−6)
(0.04)2
𝑭𝟑𝟏 = −𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓 𝑵
𝑭𝟑𝟏 = (𝟎𝒊 − 𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓𝒋) 𝑵
𝑭𝑹𝟐 = (𝟐𝟏𝟎. 𝟗𝟒𝒊 − 𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓𝒋) 𝑵
Punto Q3:
𝐹13 = 𝐾 𝑥 𝑄1𝑥𝑄3
(𝑟)2
𝐹13 =9𝑋109(−5𝑋10−6)(10𝑋10−6)
(0.04)2
𝑭𝟏𝟑 = −𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓 𝑵
𝑭𝟏𝟑 = (𝟎𝒊 − 𝟐𝟖𝟏. 𝟐𝟓𝒋) 𝑵
𝐹21 =9𝑋109(−5𝑋10−6)(15𝑋10−6)
(0.0894)2
𝑭𝟐𝟏 = −𝟖𝟒. 𝟒𝟓 𝑵
𝐹21 = (−84.45𝐶𝑜𝑠(26.57)𝑖 − 84.45𝐶𝑜𝑠(63.43)𝑗) 𝑁
𝑭𝟐𝟏 = (−𝟕𝟓. 𝟓𝟑𝒊 − 𝟑𝟕. 𝟕𝟕𝒋) 𝑵
𝑭𝑹𝟑 = (−𝟕𝟓. 𝟓𝟑𝒊 − 𝟑𝟏𝟗. 𝟎𝟐𝒋) 𝑵
𝐸 = 𝐾 𝑥 𝑄2
(𝑟)2
𝐸1 =9𝑋109(15𝑋10−6)
(0.08)2
𝑬𝟏 = 𝟐. 𝟏𝟎𝟗𝒙𝟏𝟎𝟕i N/C
𝐸2 =9𝑋109(−55𝑋10−6)
(0.04)2
𝑬𝟐 = −𝟐. 𝟖𝟏𝒙𝟏𝟎𝟕j
𝑬𝑹 = (𝟐. 𝟏𝟎𝟗𝒙𝟏𝟎𝟕i − 𝟐. 𝟖𝟏𝒙𝟏𝟎𝟕j) N/C
-Q3= 5uC
+Q2=15uC P
E1
E
2
Deber N° 6
Simulación de cargas eléctricas con 3 cargas positivas:
Simulación de cargas eléctricas con distintas cargas:
Al realizar la simulación el tiempo que necesite fue de 15 minutos.
Se ve claramente que cuando hay cargas del mismo tipo estas se repelen, recauchándose unas con
otras, pero cuando hay cargas distintas como positivas y negativas estas ya crean campos de
atracción entre las positivas y las negativas
Deber N° 7
Magnetismo.
Campo magnético:
Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes
macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas
atómicas. El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre las cargas
móviles en la ley de la fuerza de Lorentz. La interacción del campo magnético con las cargas, nos
conduce a numerosas aplicaciones prácticas. Las fuentes de campos magnéticos son
esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnéticos. La unidad
SI para el campo magnético es el Tesla, que se puede ver desde la parte magnética de la ley de
fuerza de Lorentz, Fmagnética = qvB, que está compuesta de (Newton x segundo)/(Culombio x
metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss) es una unidad de campo magnético mas pequeña.
Imán permanente:
Un imán permanente se define como un material que puede ser imantado y que es capaz de
generar un campo magnético persistente, a diferencia de los imanes temporales que generan un
campo magnético sólo mientras está activa la fuerza o energía externa que lo genera. Por ejemplo,
un electroimán produce un campo magnético sólo cuándo circula por el material una corriente
eléctrica; el campo magnético desaparece de forma instantánea cuándo dejar de circular la
electricidad.
Los imanes permanentes pueden clasificarse en dos tipos, los naturales, como la magnetita, y en
artificiales. Los imanes permanentes artificiales se fabrican con materiales ferromagnéticos
duros, que son aquellos materiales ferromagnéticos que, tras ser imantados, tienden a mantener las
propiedades magnéticas hasta que no son desmagentizados, fenómeno que se produce cuándo es
aplicado un campo magnético contrario al inicial.
Algunas de las sustancias más utilizadas en la fabricación de imanes permanentes son:
Alnico: aleación de cobalto, aluminio y níquel. En ocasiones con hierro, cobre y titanio.
Ferrita: también conocido como hierro-α, es el hierro cristalizado en el sistema cúbico.
Neodimio: la aleación de neodimio, hierro y boro se utiliza para fabricar el conocido como
imán de neodiminio, imán NdFeB, NIB o Neo. Pertenece al grupo de los imanes de tierras
raras.
Imán de Samario – Cobalto: otro imán de tierras raras.
Una de las aplicaciones más importantes de los imanes permanentes es en motores eléctricos. El
proceso de inducción en las turbinas y generadores necesita de imanes permanentes
para transformar el movimiento mecánico en energía. También se utilizan en numerosos
dispositivos electrónicos para producir movimiento aprovechando el fenómeno inverso a la
inducción eléctrica. Puede que los imanes permanentes más familiares para todos, aún sin saberlo,
sean los que tenemos adornando el frigorífico de casa.
Líneas de campo magnético:
Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del campo
magnético en tres dimensiones. Se definen como sigue. Si en cualquier punto de
dicha línea colocamos una aguja de compás ideal, libre para girar en cualquier
dirección (diferente a la aguja normal que permanece horizontal --estas agujas
existen, vea al final de la página), la aguja siempre apuntará a lo largo de la línea
de campo (dibujo inferior).
Las líneas de campo convergendonde la
fuerza magnética es mayor y se separan
donde es más débil. Por ejemplo, en una
barra imantada compacta o "dipolo", las
líneas de campo se separan a partir de
un polo y convergen en el otro y la fuerza
magnética es mayor cerca de los polos
donde se reúnen. El comportamiento de las
líneas en el campo magnético terrestre es
muy similar.
Campo magnético en un conductor rectilíneo:
Una vez establecido que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos, interesó establecer
expresiones operativas que permitan calcular el campo creado por algunos tipos de corriente.
Lógicamente, después de la experiencia de Oersted, el primer caso que se estudió fue la corriente
rectilínea.
El resultado de la experiencia de Oersted indica que el campo
magnético producido por una corriente rectilínea es perpendicular a dicha corriente. Además, el
magnetismo natural muestra que las líneas de fuerza son cerradas en todas las experiencias. Por lo
tanto, teniendo en cuenta la geometría de la situación, es lógico plantear que las líneas del campo
deben ser circunferencias contenidas en planos perpendiculares a la corriente y con el centro en el
conductor. La veracidad de esta hipótesis se puede comprobar sencillamente colocando una brújula
en diversas posiciones alrededor de la corriente o espolvoreando en un plano perpendicular a la
corriente limaduras de hierro, que se imantan y dibujan la líneas del campo magnético.
Se constata también que el sentido de las líneas del campo magnético verifica respecto del de la
corriente la llamada regla de la mano derecha o de cualquier rosca (como la de un tornillo o un
sacacorchos), que ilustra el dibujo adjunto. Esta regla tiene en cuenta que, como es lógico, si se
invierte el sentido de la corriente eléctrica, también se invierte el sentido de circulación del campo
magnético.
Según la Ley de Biot-Savart: El campo magnético creado por un conductor en un punto P es la
integral del campo creado por el elemento de corriente extendida a todo el hilo:
En general esta integral es complicada de calcular, salvo para situaciones sencillas en que la forma
del hilo que transporta la corriente tiene cierto grado de simetría.
Campo magnético en un solenoide:
Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo magnético sumamente
uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina
de hilo conductor aislado y enrollado helicoidalmente, de longitud infinita. En ese caso ideal el
campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo.
En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita,
enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las
necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo
magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina.
La bobina con un núcleo apropiado, se convierte en un electroimán. Se utiliza en gran medida para
generar un campo magnético uniforme.
Se puede calcular el módulo del campo magnético en el tercio medio del solenoide según la
ecuación:
Donde:
m: permeabilidad magnética.
N: número de espiras del solenoide.
i: corriente que circula.
L: longitud total del solenoide.
Mientras que el campo magnético en los extremos de este pueden aproximarse como:
Fuerza magnética:
La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide
un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son
Potencia Tiempo Tiempo Energia/ Día Energia/Mes Energia/Mes Costo
W H s J J Kwh $
Lamapara 11 8 3 10800 950400 28512000 7.92 0.792
Plancha 2 1500 0.15 540 1620000 48600000 13.5 1.35
Impresora 1 850 0.15 540 459000 13770000 3.825 0.3825
Computadora Portatil 1 65 6 21600 1404000 42120000 11.7 1.17
Cocina 1 8 0.1 360 2880 86400 0.024 0.0024
Refrigeradora 1 300 24 86400 25920000 777600000 216 21.6
Lavadora 1 395 0.3 1080 426600 12798000 3.555 0.3555
Licuadora 1 450 0.1 360 162000 4860000 1.35 0.135
Microondas 1 1200 1 3600 4320000 129600000 36 3.6
Cargador de Celular 3 20 3 10800 648000 19440000 5.4 0.54
Cargador de Calculadora 1 20 2 7200 144000 4320000 1.2 0.12
Batidora 1 180 0.1 360 64800 1944000 0.54 0.054
Televisores 3 65 6 21600 4212000 126360000 35.1 3.51
Total Mensual 33.6114
Electrodomesticos
TABLA DE CONSUMO ELECTRICO EN EL DOMICILIO
Numero de Aparatos
producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha
relación entre la electricidad y el magnetismo.
Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética
entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen
microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen
del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro
polo.
Deber N° 8
Cálculos:
Energía/Día= Potencia*Tiempo*N° aparatos
Lámpara:
Energía/Día= (8W)*(10800s)*(11)
Energía/Día= 950400J
Energía/Mes= (Energía/Día)*30
Energía/Mes= 950400*30
Energía/Mes= 28512000J
Energía/Mes= (Energía/Mes)/(1000*3600)
Energía/Mes=28512000/(1000*3600)
Energía/Mes= 7.92Kwh
Costo= (Energía/Mes)*0.1
Costo=7.92*0.1
Costo=$0.792
De acuerdo a la potencia utilizada y el tiempo que se mantiene en uso cada aparato se pueden notar
las diferencias de energía en cada día.
La cocina es la que menos energía consume ya que solo se usa por tiempos cortos y la potencia
utilizada es baja.
La energía utilizada por la plancha es considerable ya que la potencia q usa es un poco elevado, a
pesar que se usa corto tiempo su consumo de energía al mes es alto.
Deber N° 9
NORMA AWG
La dependencia entre el diámetro y el área del conductor permite establecer un métodode
clasificación para los cables. A determinados diámetros se les asigna un número enuna escala
arbitraria, al que se conoce como el calibre del conductor. Esta escala se laconoce como el AWG
(American Wire Gauge, calibre americano para conductores)y es utilizada dentro y fuera de
los EEUU.El rango de calibres para nuestra aplicación comienza con el calibre 4/0 (4 ceros), alque
corresponde el mayor diámetro. El número de ceros disminuye hasta alcanzar elvalor 1/0. A partir
de este valor el calibre del cable está asociado a un valor numéricocreciente (2, 4, 6, etc). Es
importante recordar que para estos calibres el diámetro delconductor se reduce cuando el valor
numérico asignado aumenta. Para nuestraaplicación el máximo valor numérico que se utiliza es el
16.
Valores normalizados cables A.W.G
( American Wire Gauge Standard )
Conductores en buen estado deben presentar una resistencia muy baja. Los valores dependen del
largo y del grosor de los hilos. Para hilos comunes hasta 20 m. de largo la resistencia debe ser
siempre inferior a 1 O. Para hilos esmaltados la resistencia varia bastante en función del espesor. En
la siguiente tabla de hilos se da información de resistencia por unidad de longitud para los diversos
tipos.
Bibliografía:
https://diaclau.wordpress.com/2011/03/23/hello-world/
Número
AWG
Diámetro
(mm)
Sección
(mm2)
Número
espiras
por cm.
Kg. por
Km.
Resistencia
(O/Km.)
Capacida
d (A)
0 11,86 107,2 0,158 319
0 10,40 85,3 0,197 240
0 9,226 67,43 0,252 190
0 8,252 53,48 0,317 150
1 7,348 42,41 375 1,40 120
2 6,544 33,63 295 1,50 96
3 5,827 26,67 237 1,63 78
4 5,189 21,15 188 0,80 60
5 4,621 16,77 149 1,01 48
6 4,115 13,30 118 1,27 38
7 3,665 10,55 94 1,70 30
8 3,264 8,36 74 2,03 24
9 2,906 6,63 58,9 2,56 19
10 2,588 5,26 46,8 3,23 15
11 2,305 4,17 32,1 4,07 12
12 2,053 3,31 29,4 5,13 9,5
13 1,828 2,63 23,3 6,49 7,5
14 1,628 2,08 5,6 18,5 8,17 6,0
15 1,450 1,65 6,4 14,7 10,3 4,8
16 1,291 1,31 7,2 11,6 12,9 3,7
17 1,150 1,04 8,4 9,26 16,34 3,2
18 1,024 0,82 9,2 7,3 20,73 2,5
19 0,9116 0,65 10,2 5,79 26,15 2,0
20 0,8118 0,52 11,6 4,61 32,69 1,6
21 0,7230 0,41 12,8 3,64 41,46 1,2
22 0,6438 0,33 14,4 2,89 51,5 0,92
23 0,5733 0,26 16,0 2,29 56,4 0,73
24 0,5106 0,20 18,0 1,82 85,0 0,58
25 0,4547 0,16 20,0 1,44 106,2 0,46
26 0,4049 0,13 22,8 1,14 130,7 0,37
27 0,3606 0,10 25,6 0,91 170,0 0,29
28 0,3211 0,08 28,4 0,72 212,5 0,23
29 0,2859 0,064 32,4 0,57 265,6 0,18
30 0,2546 0,051 35,6 0,45 333,3 0,15
31 0,2268 0,040 39,8 0,36 425,0 0,11
32 0,2019 0,032 44,5 0,28 531,2 0,09
33 0,1798 0,0254 56,0 0,23 669,3 0,072
34 0,1601 0,0201 56,0 0,18 845,8 0,057
35 0,1426 0,0159 62,3 0,14 1069,0 0,045
36 0,1270 0,0127 69,0 0,10 1338,0 0,036
37 0,1131 100 78,0 0,089 1700,0 0,028
38 0,1007 0,0079 82,3 0,070 2152,0 0,022
39 0,0897 0,0063 97,5 0,056 2696,0 0,017
40 0,0799 0,0050 111,0 0,044 3400,0 0,014
41 711 0,0040 126,8 0,035 4250,0 0,011
42 0,0633 0,0032 138,9 0,028 5312,0 0,009
43 0,0564 0,0025 156,4 0,022 6800,0 0,007
44 0,0503 0,0020 169,7 0,018 8500,0 0,005
Deber N° 10
Paramagnéticos
El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a
alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente
acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe
ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En
presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta
alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente
debido al movimiento térmico.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo.
Esto se describe por unapermeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo,
una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña.
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento
magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este
comportamiento también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie.
Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios cuya permeabilidad
magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una medida despreciable
el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor aproximadamente
igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la permeabilidad del material o
medio entre la permeabilidad del vacío.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que
los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo
magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está
favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por
imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales
paramagnéticos son: aire, magnesio, aluminio, titanio y wolframio.
Diamagnetismo
En electromagnetismo, el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en
repeler los campos magnéticos. Es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son
atraídos por los campos magnéticos. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto por Sebald
Justinus Brugmans que observó en 1778 que el bismuto y el antimonio fueron repelidos por los
campos magnéticos. El término diamagnetismo fue acuñado por Michael Faraday en septiembre de
1845, cuando se dio cuenta de que todos los materiales responden (ya sea en forma diamagnética
o paramagnética) a un campo magnético aplicado.
Materiales diamagnéticos
Las sustancias son, en su gran mayoría, diamagnéticas, puesto que todos los pares de
electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los
que hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido
contrario.
Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los
demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito,
el bronce y el azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones.
El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo no especialmente alto, se ha usado como
demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo
magnético lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).
Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnéticos tienen:
Una permeabilidad magnética inferior a la unidad.
Una inducción magnética negativa.
Una susceptibilidad magnética negativa, prácticamente independiente de la temperatura, y
generalmente del orden (en unidadescegesimales) de e.m.u./mol, donde M es
la masa molecular.
En muchos compuestos de coordinación se obtiene una estimación más exacta utilizando las tablas
de Pascal.
En los materiales diamagnéticos, el flujo magnético disminuye y en los paramagnéticos el flujo
magnético aumenta.
Ferromagnetismo
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos
los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material
ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. Ha de extenderse por todo un sólido
para alcanzar el ferromagnetismo.
Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas
como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están
alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de
dominios está compensada por la ganancia en entropía.
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a
alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el
mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de
tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los
dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el
campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.
Bibliografía:
Física Para Ciencias e Ingenierías. SERWAY, Raymond, A. Jewet, John W. Novena
Edición. México 2015. Volumen 1
Deber N° 11
Ciclotrón:
Un ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas. El método directo de acelerar iones utilizando
la diferencia de potencialpresentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos
eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los
iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altosvoltajes.
El ciclotrón consta de dos placas semicirculares huecas, que se montan con sus bordes diametrales
adyacentes dentro de un campo magnético uniforme que es normal al plano de las placas y se hace
el vacío. A dichas placas se les aplican oscilaciones de alta frecuencia que producen un campo
eléctrico oscilante en la región diametral entre ambas. Como consecuencia, durante un semiciclo el
campo eléctrico acelera los iones, formados en la región diametral, hacia el interior de uno de los
electrodos, llamados Ds, donde se les obliga a recorrer una trayectoria circular mediante un campo
magnético y finalmente aparecerán de nuevo en la región intermedia.
El campo magnético se ajusta de modo que el tiempo que se necesita para recorrer la trayectoria
semicircular dentro del electrodo sea igual al semiperiodo de las oscilaciones. En consecuencia,
cuando los iones vuelven a la región intermedia, el campo eléctrico habrá invertido su dirección y
los iones recibirán entonces un segundo aumento de la velocidad al pasar al interior de la otra 'D'.
Como los radios de las trayectorias son proporcionales a las velocidades de los iones, el tiempo que
se necesita para el recorrido de una trayectoria semicircular es independiente de sus velocidades.
Por consiguiente, si los iones emplean exactamente medio ciclo en una primera semicircunferencia,
se comportarán de modo análogo en todas las sucesivas y, por tanto, se moverán en espiral y en
resonancia con el campo oscilante hasta que alcancen la periferia del aparato.
Su energía cinética final será tantas veces mayor que la que corresponde al voltaje aplicado a los
electrodos multiplicado por el número de veces que el ion ha pasado por la región intermedia entre
las 'Ds'.
Conductividad:
La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar
pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura
atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura
con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad
también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.
La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto, , y su unidad es el Ω−1
·m−1
.
Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre elcampo
eléctrico y la densidad de corriente de conducción :
Conductividad en diferentes medios:
Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los
sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones.
En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el
volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos.
Conductividad en medios líquidos[editar]
La conductividad electrolítica en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia
de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar
la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se
denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y
tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:
En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran
medida de ella.
En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones
durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche
condensada).
En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por
mediciones de la conductividad.
Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar
concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos
escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la
conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según
ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.
Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la
determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad
durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o
fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.
La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y
substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio
líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de
la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque
las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y
según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de
sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en
Francia antes de la aplicación de las normas INEN).
Densidad de campo magnético
Los campos magnéticos generados por las corrientes y que se calculan por laley de Ampere o la ley
de Biot-Savart, se caracterizan por el campo magnético B medido en Teslas. Pero cuando los
campos generados pasan a través de materiales magnéticos que por sí mismo contribuyen con sus
campos magnéticos internos, surgen ambigüedades sobre que parte del campo proviene de las
corrientes externas, y que parte la proporciona el material en sí. Como prática común se ha definido
otra cantidad de campo magnético, llamada usualmente "intensidad de campo magnético",
designada por la letra H. Se define por la relación
H = B0/μ0 = B/μ0 - M
y tiene un valor que designa de forma inequívoca, la influencia que ejerce la corriente externa en la
creación del campo magnético del material, independientemente de la respuesta magnética del
material. La relación de B se puede escribir de forma equivalente
B = μ0(H + M)
H y M tendrán las mismas unidades, amperios/metro. Para distinguir aún mas B de H, a veces se le
llama a B densidad de flujo magnético o inducción magnética. A la cantidad M en estas fórmulas,
se le llama magnetización del material.
Otro uso común para la relación entre B y H es
B = μmH
Coeficiente de temperatura:
El coeficiente de temperatura, habitualmente simbolizado como α, es una propiedad intensiva de
los materiales que cuantifica la relación entre la variación de la propiedad física de un material y el
cambio de temperatura. Por tanto, es el cambio relativo de una propiedad física cuando la
temperatura se cambia un 1 K. Este coeficiente se expresa según el Sistema Internacional de
Unidades en 1/K. Su expresión matemática toma la forma:
donde:
α es el coeficiente de temperatura, que puede variar con la temperatura;
R (T) es la magnitud de la propiedad física del material a la temperatura T
R (T0) es la magnitud de la propiedad física del material a la temperatura de referencia T0
Si el coeficiente de temperatura es prácticamente constante en el intervalo de temperaturas
entre T1 y T, es decir, la magnitud física depende linealmente de la temperatura, entonces puede
realizarse la siguiente aproximación:
Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica:
En este caso, el coeficiente determina el aumento o disminución de la resistencia eléctrica de
acuerdo con la variación de temperatura y la naturaleza de cada material. Este coeficiente se
denomina con la letra α y se encuentra en la fórmula de la resistencia dependiendo del cambio de
temperatura.
Donde:
: resistencia total
: resistencia de referencia (a una temperatura fijada)
: el coeficiente en cuestión
: diferencia de T con respecto a una temperatura fijada
Bibliografía:
Física Para Ciencias e Ingenierías. SERWAY, Raymond, A. Jewet, John W. Novena
Edición. México 2015. Volumen 1
Experimento I
ELECTRIZACIÓN:
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice
que ha sido electrizado.
Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha
de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones.
Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número descargas positivas y
negativas.
Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente:
Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester,
poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos
no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
2. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere
un exceso de carga positiva y el otro un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra
en un sistema aislado la carga total o neta no cambia.
3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.
4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.
FORMAS DE ELECTRIZACIÓN
Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede
transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se
caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en
una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición.
Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo
en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o
influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se
cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos
regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la
denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es
transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.
Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con otro cuerpo, como aprecio Tales
de Mileto en el siglo sexto antes de Cristo.
Electrización por frotamiento
La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los
electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con
lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede
explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se
ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual
al número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no hay producción ni
destrucción de carga eléctrica. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de
conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la
base de observaciones sencillas.
Electrización por contacto
La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas
de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen
un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro
cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos
positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido
electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese
cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea
negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de
electrones.
Electrización por inducción
La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas
se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá
hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el
cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá
esa zona en positiva. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es
transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.
Conductores, aisladores y semiconductores
Cuando un cuerpo neutro es electrizado, sus cargas eléctricas, bajo la acción de las fuerzas
correspondientes, se redistribuyen hasta alcanzar una situación de equilibrio. Algunos cuerpos, sin
embargo, ponen muchas dificultades a este movimiento de las cargas eléctricas por su interior y
sólo permanece cargado el lugar en donde se depositó la carga neta. Otros, por el contrario, facilitan
tal redistribución de modo que la electricidad afecta finalmente a todo el cuerpo. Los primeros se
denominan aisladores y los segundos conductores.
Esta diferencia de comportamiento de las sustancias respecto del desplazamiento de las cargas en su
interior depende de su naturaleza íntima. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen
electrones externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga
una gran movilidad, tal es el caso de los metales. En las sustancias aisladoras, sin embargo, los
núcleos atómicos retienen con fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.
Entre los buenos conductores y los aisladores existe una gran variedad de situaciones intermedias.
Es de destacar entre ellas la de los materiales semiconductores por su importancia en la fabricación
de dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica. En condiciones
ordinarias se comportan como malos conductores, pero desde un punto de vista físico su interés
radica en que se pueden alterar sus propiedades conductoras con cierta facilidad, ya sea mediante
pequeños cambios en su composición, ya sea sometiéndolos a condiciones especiales, como elevada
temperatura o intensa iluminación.
Generador de Van Der Graaff.
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para
acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las
diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a
alcanzar los cinco megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción
de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
El generador consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta
carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la esfera por inducción en la cinta, ya que la
varilla metálica o peine está muy próxima a la cinta pero no en contacto. La carga, transportada por
la cinta, pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o varilla metálica que se encarga de
producir energía; esto hace que las partículas de energía que se encuentran dentro de la esfera al
hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzca energía) absorbe aquella produciendo estática
en el cuero capilar u otro objeto que este en contacto directo.
Bibliografía:
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/contenido
s/01d56993080930f36.html
Experimento II
1. Observar y Describir.
El experimento se realizó con el generador de Van Der Graaff, se coloca placas metálicas paralelas
en una cubeta de plástico para que los soporte.
Se conecta un cable a una de las placas y a una de las esferas del generador, y se realizó lo mismo
con la otra placa.
Mediante un hilo se puso una esfera pequeña de aluminio en medio de las dos placas.
Al momento de encendido del generador se observa que la esfera de aluminio es atraída a cada
placa metálica.
La carga eléctrica que provoca el generador hace que las placas tengan una pequeña vibración.
El choque de la esfera en cada placa produce un sonido.
2. Analizar y Explicar.
La carga eléctrica generada hace que las placas metálicas creen un campo magnético en ese espacio
y la esfera como está dentro de ese campo empieza a tener un movimiento continuo de un lado a
otro.
Esquema:
1, 1´: Soporte de las esferas vacías
A, B: Esferas de Van Der Graaff
2: Mesa
3, 3´: Cables
4: Hilo que soporta a la esfera
5: Esfera de aluminio
6: Placas metálicas
7: Soporte para la esfera de aluminio
3. Conclusiones.
Por una carga eléctrica se puede magnetizar materiales metálicos.
Las fuerzas eléctricas que se crea en cada placa son opuestas creando un campo donde la
esfera sea rechazada por cada placa.
Si un cable no fuera conectado a la placa y al generador ya no se podría presenciar el
experimento.
Experimento III
1. Observar y Describir.
Se coloca una fuente de energía eléctrica de cargas positivas y negativas, esta energía se utiliza para
realizar un trabajo.
Se conecta hacia unos tubos de vidrio llenos de gas y al momento de hacer contacto, producen
colores respectivamente con cada tipo de gas.
El primer tuvo está lleno con gas de Nitrógeno, este produce un color violeta, se utilizó 2500V.
El segundo tubo esta con Hidrogeno y produjo color violeta, con un voltaje de 3000V.
En el tercer tubo esta con Oxigeno, este no produjo ningún color.
El cuarto tubo esta con Hidróxido de Carbono, tampoco produjo color.
El quinto tubo esta con Neón y produjo un color rojizo con un voltaje de 1500V.
El sexto tubo esta con Argón y dio un color azul con un voltaje de 2000V.
2. Analizar y Explicar.
Los tubos están llenos de una serie de gases a baja presión. Son lámparas de descarga de cátodo
frío. Al aplicar una diferencia de potencial alta, de varios miles de voltios, en los electrodos,
se ioniza el gas del tubo y emite, por fluorescencia, luz coloreada. El color de la luz depende del gas
que rellena el tubo.
Esquema:
A: fuente de energía con extremos metálicos
B: tubos de vidrio que contienen los gases
C,C´: cables que conducen la energía eléctrica
3. Conclusiones.
Los gases nobles a presión de una carga eléctrica puede tomar un color, dependiendo que tipo de
gas noble es este toma colores diferentes y a cierto voltaje.
Experimento IV
EXPERIMENTO I
TEMA: Líneas de campo magnético en una barra imán
4. Observar y Describir.
Colocamos en un papel bond por encima de un imán rectangular y marcamos con un lápiz la forma
del imán en el papel, luego rociamos por encima del papel limaduras de hierro.
Sobre esta colocamos una brújula donde nos indica el norte magnético.
5. Analizar y Explicar.
Las limaduras de hierro van formando unas líneas indicando el campo magnético, donde la brújula
es afectada por el campo magnético y llega a cambiar de posición en diferente posición que se le
coloca, ya que esta siempre esta dirigiéndose al norte.
Esquema:
6. Conclusiones.
Las líneas de campo magnético en un imán se extienden en el espacio, partiendo del polo
norte del imán hacia el polo sur.
Cuando más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el número de ellas, más intenso
será el campo magnético.
EXPERIMENTO II
TEMA: Líneas de campo magnético en un solenoide
1. Observar y Describir.
Colocamos en un papel bond por encima de un imán rectangular y marcamos con un lápiz la forma
del imán en el papel, luego rociamos por encima del papel limaduras de hierro.
Sobre esta colocamos una brújula donde nos indica el norte magnético.
El solenoide es un alambre largo enrollado en forma de una hélice. Cuando las vueltas están muy
juntas entre si, se puede considerar como una vuelta circular y el campo magnético neto será la
suma de los campos debido a todas las vueltas.
Sobre esta colocamos una brújula donde nos indica el norte magnético.
2. Analizar y Explicar.
Se observa que en el caso de vueltas muy próximas las líneas de campo dirigen en un extremo y
convergen en le otro, se puede inferir que un extremo se comporta como polo Norte y el otro como
polo Sur.
Las líneas de campo magnético en el espacio rodeado por las bobina son casi paralelas y
distribuidas en forma uniforme y muy cercanas entre si, esto implica que el campo es esa región es
uniforme. En cambio las líneas de campo entre las vueltas tienden a anularse unas con otras,
además, se puede observar que en el exterior el campo es débil.
Esquema:
3. Conclusiones.
El campo magnético es un punto en la parte central y próximo al eje de un solenoide de
gran longitud.
EXPERIMENTO III
TEMA: Campo magnético en un conductor rectilíneo
1. Observar y Describir.
Instalamos el equipo y colocamos la brújula sobre el cable que sale de la bobina, luego prendemos
el generador y observamos que la brújula de desplaza 24° a lado horario, y al colocarlo bajo el cable
se mueve de lado anti horario
2. Analizar y Explicar.
Las líneas de fuerza del campo magnético tienen sentido anti horario cuando se observa el
conductor en el mismo sentido en que se desplazan los electrones.
Debido a que el campo magnético terrestre es horizontal y que la corriente va de oeste a este los
puntos se van a encontrar en el conductor.
Esquema:
3. Conclusiones.
El campo en torno al conductor es estacionario mientras la corriente fluya por él de forma
uniforme.
Puede considerarse que el campo magnético en torno a un conductor rectilíneo por el que
fluye una corriente se extiende desde el conductor igual que las ondas creadas cuando se
tira una piedra al agua.
EXPERIMENTO IV
TEMA: Fuerza magnética
4. Observar y Describir.
En un extremo de los cables que salen del solenoide colocamos un imán de tal forma que el cable
pase por el medio de este, y al prender el generador el cable se levanta un poco hacia el iman.
5. Analizar y Explicar.
El movimiento de un imán puede producir una corriente eléctrica. Si la corriente eléctrica crea un
campo magnético, en forma inversa, el campo magnético puede producir una corriente inducida.
Esquema:
6. Conclusiones.
Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por
ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo
Bibliografía:
Física. SERWAY, Raymond A. Faughn, Jerry S. Quinta Edición. México, Pearson 2001
Física Para Ciencias e Ingenierías. SERWAY, Raymond, A. Jewet, John W. Novena
Edición. México 2015. Volumen 1
