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La materia se presenta en 3 fases:
Fase sólida
Es aquella en la cual las moléculas están extremadamente cerca una de la otra, por lo que su fuerza de atracción es enorme, esto explica el por que los sólidos tienen forma propia. (Ejemplos: hierro, cobre, cobalto, aluminio, oro)
Fase liquida:
Es una fase intermedia entre la sólida y la gaseosa, en ella las moléculas estas mas alejadas que en los sólidos y mas cerca que en los gases, de igual manera es la fuerza de atracción. Los líquidos no tienen forma propia, sino que toman la del envase.
Ejemplos: Mercurio, agua, gasolina
Fase gaseosa
En este caso las moléculas están extremadamente una lejos de otra por lo que la fuerza de atracción es insignificante, lo que permite que los gases llenen todo el espacio libre. (Ejemplos: aire, gas)
F=G*(m1*m2/d2)
Ejemplo
: Una sustancia tiene como masa 15kg y 30kg y está a una distancia de 40m
F= (6.674(n*m^2/kg^2))*(15kg*30kg/(40^2) m^2)= 1.8870*10^-11 N
Todas las sustancias que existen en la naturaleza tienen dos formas de presentarse: como elemento o como compuesto.
El elemento es la forma mas sencilla de como se presenta una sustancia y son todas aquellas que están en la tabla periódica. Existen 118 elementos y alrededor de 100 son naturales.
El compuesto es la uníón de dos elementos para la formar una sustancia totalmente diferente a los elementos.
La molécula es la parte mas pequeña de un compuesto que conserva las propiedades del mismo.
Átomo
: Es la parte más pequeña de un elemento conservando también sus propiedades.
El átomo tiene un núcleo y órbitas, en el núcleo se encuentran las partículas subatómicas llamadas neutrones y protones, y en la órbita están los electrones.
Protones
Son aquellas partículas que tienen carga positiva y un gran peso que no permite que los mismos sean desalojados del núcleo los protones emiten lineas de fuerza hacia todas las direcciones.
Electrón
Son extremadamente ligeros, su peso es 1840 veces menos que el protón, lo que permite bajo cierta condiciones ser desalojado de su orbita, tienen carga negativa y son los que participan en la generación de corriente eléctrica.
Neutrón
No tiene carga eléctrica, de ahí la palabra neutra, desde el punto de vista eléctrico no interesa.
Un átomo de un elemento se diferencia de un átomo de otro elemento en la cantidad de protones que contenga en su núcleo y a esto se llama "número atómico" y de acuerdo a este concepto es que se organizan estos elementos en la tabla periódica.
Normalmente los átomos son neutros, es decir, la cantidad de electrones y protones es la misma por lo que sus cargas se anulan.
Carga eléctrica
Es la cantidad de electrones que tiene un elemento o de protones.
La carga se mide en coulomb (C)
-1 coulomb = 6.25*10^18 electrones
+1 coulomb = 6.25*10^18 protones
Ley de carga eléctrica:
Las cargas con signos iguales se repelen y las de signos contrarios se atraen.
Los electrones se distribuyen en las orbitas de acuerdo a 2 reglas básicas:
1) 2n^2 (nota: no hay más de 7 órbitas)
2) La última órbita de un átomo se llama órbita de Valencia y no puede tener más de 8 electrones
Ejemplo: elemento 18: (2)(8)(8)
Elemento 29: (2)(8)(18)(1)
Se llama conductores a aquellos elementos que conducen fácilmente la energía eléctrica y el calor y tienen menos de 3 electrones de Valencia.
Los mejores conductores: plata, oro, cobre, aluminio.
Aislantes
Son aquellos elementos que no conducen la energía eléctrica ni el calor y tienen más de 4 electrones de Valencia.
Ejemplos: madera, goma, plástico.
Semiconductores
Son aquellos que conducen la energía eléctrica y el calor y tienen exactamente 4 electrones de Valencia.
Cuando un elemento tiene menos de 8 electrones de Valencia el mismo esta en capacidad de recibir o de ceder electrones hasta completar 8, a esto se le llama ión.
Si un elemento cede electrones de Valencia se convierte en un ion positivo y viceversa.
Ley de coulomb:
Dos cargas eléctricas se pueden atraer o repeler con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia.
F= K (q1*q2/d^2)
K= 9*10^9 (N*M^2/ coulomb ^2)
A medida que la distancia entre el electrón y protón aumenta, según la ley de coulomb la fuerza de atracción disminuye, por lo que las electrones de Valencia son fáciles de desalojar si se le aplica una fuerza externa.
Voltaje
Es la fuera externa que hay que aplicarle a los electrones de Valencia para que estos se muevan en una misma dirección, sumen sus efectos y produzcan una corriente eléctrica.
Circuito eléctrico:
Camino cerrado para que la corriente fluya a través de él y consta de una fuente de voltaje, una carga eléctrica, interruptor y conductores que unan los dispositivos.
Carga eléctrica:
Son todos los dispositivos que consumen energía eléctrica.
Se requiere de dos condiciones para que circule energía:
-que haya una fuente de voltaje.
-que el circuito esté cerrado.
Corriente eléctrica
Es el flujo de electrones que van de un punto de mayor potencial a otro punto de menor potencial en un tiempo de 1 segundo.
I = (dq/dt)
= (Coulomb/segundo) = Amper (1 A)
Amper: Es cuando una carga eléctrica de 1 coulomb (6.25*10^18 electrones) pasa por un punto de medición en un tiempo de 1 segundo.
Corriente = flujo de electrones
Los amperes se miden con el amperímetro y este se conecta en serie.
La corriente eléctrica puede ser de dos tipos:
Corriente directa:
Es aquella en la cual el valor de la corriente permanece constante en el tiempo y no cambia ni en dirección ni en sentido.
Corriente alterna:
Es aquella cuya magnitud en la corriente varia en el tiempo y también varia su sentido. La corriente va desde cero a un valor máximo retornando a cero en el primer medio ciclo, invierte su sentido y vuelve de cero a un valor máximo.
Frecuencia:
Es el número de veces que una onda de corriente o de voltaje se repite en 1 segundo. La frecuencia se mide en Hertz (Hz)
Longitud de una onda:
Es la distancia entre los dos puntos máximos de una onda. Esta se mide en angstrom.
Periodo
Es el inverso de la frecuencia, es el tiempo en el que se genera una onda. (T= (1/F) = (segundo/ciclo))
Resistencia
Es la oposición que ofrecen todos los materiales a que la corriente fluya a través de ellos. (R= ohmios).
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo y de su área, es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional al área. (R= So (L/A)).
So = Resistividad del conductor (ohm*metro) (Este valor es diferente para cada elemento).
Ley de ohm
La corriente que fluye a través de un circuito eléctrico es directamente proporcional al voltaje aplicado en el circuito e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. (I=E/R)(E=I*R)(R=E/I)
Potencia
Es la relación entre el trabajo realizado en un sistema y el tiempo que se tomo para realizar ese trabajo. (P = (du/dt) = (joules/segundos) = Watts).
Conversión de potencia mecánica ba potencia eléctrica
Voltaje
Es el trabajo que hay que realizar para trasladar una carga Q desde un punto A hasta un punto B. (P= E (dq/dt))(P= E*I-Watts)
Circuito en serie:
Un circuito se considera en serie si cumple con 4 reglas:
1) La corriente total en el circuito es igual a la corriente que pasa en cada una de las cargas. (It=I1=I2=I3=...=In).
2) El voltaje agregado al circuito es igual a la suma de ka caída de voltaje en cada una de las cargas. (E=E1+E2+E3+...+En).
3) La resistencia equivalente del circuito es igual a la suma aritmética de la resistencia en cada una de las cargas. (R=R1+R2+R3+...+Rn).
4) Si una de las cargas se abre todas salen de servicio simultáneamente
Circuito en paralelo:
Es aquel en el cual fluye mas de una corriente y cumple con 4 condiciones:
1)
La corriente total en el circuito es igual a la suma de la corriente en cada uno de los ramales. (It=I1+I2+I3+...+In).
2) El voltaje de la fuente es igual en cada una de las ramadas. (E=E1=E2=E3=...=En)
3) Le resistencia equivalente del circuito es igual al inverso de la suma de los inversos de cada una de las cargas, y el resultado debe ser menor al valor menor de las resistencia.
(1/((1/r1)+(1/r2)+(1/r3)+...+(1/rn))
4) Si una de las cargasse abre, las demás siguen funcionando
Circuito Serie-paralelo:
Es aquel que consta de una parte del mismo conectado en serie y otra en paralelo, y a cada una de estas partes se le aplican las reglas que le corresponde.
Recomendaciones a seguir para resolver este circuito:
1) Mostrar todas las corrientes que fluyen a través de este circuito, en aquellas partes del circuito donde fluye la corriente total están en serie, si no fluyen están en paralelo.
2) Para encontrar los parámetros de cada una de las cargas se debe dar prioridad a aquellas cargas donde fluyan la corriente total.