Conceptos Fundamentales de la Materia, Estructura Atómica y Electricidad Básica

Fundamentos de la Materia y la Electricidad

Composición y Estructura Atómica

La materia se puede dividir en moléculas, las cuales pueden ser un Elemento o un Compuesto.

Estructura Atómica

Todos los átomos están constituidos por dos partes:

• El núcleo central, compuesto por neutrones (carga neutra) y protones (carga positiva +).
• La órbita, donde se encuentran los electrones (carga negativa -).

El Modelo de Bohr establece que los electrones giran en diferentes órbitas casi elípticas a unos 2000 km/h.

Clasificación de Materiales según su Conductividad

La capacidad de un material para conducir la electricidad depende de los electrones en su capa de valencia (la última capa).

• Materiales Conductores: Al tener pocos electrones en su capa de valencia, son buenos conductores.
• Materiales Aislantes: Al tener la capa de valencia formada por muchos electrones (de 5 a 8), no dejan pasar la corriente.
• Materiales Semiconductores: Pueden comportarse como aislantes o conductores, ya que su última capa está formada por 4 electrones.

Tipos de Enlaces Químicos

Los átomos se unen mediante diferentes tipos de enlaces:

• Enlace Iónico: Es aquel enlace en el que un átomo con pocos electrones (e-) en su capa de valencia se une con un átomo con muchos electrones.
• Enlace Covalente: Es el enlace resultante de que dos átomos compartan un par o más electrones.
• Enlace Metálico: Implica compartir todos los electrones de la capa de valencia de cada átomo (pocos e- en la capa de valencia).

Electricidad Estática y Potencial Eléctrico

Clasificación de la Electricidad

La electricidad se clasifica en:

• Estática (medida en Coulomb).
• Dinámica (medida en Intensidad).

Conceptos de Carga y Fuerza

La Electricidad Estática es aquella que no se mueve respecto de una sustancia. Es la acumulación de cargas eléctricas en un objeto.

La Inducción Electrostática ocurre cuando un cuerpo cargado se acerca a un cuerpo conductor aislado, apareciendo en la zona más próxima al cuerpo cargado una carga eléctrica opuesta a la del cuerpo inicialmente cargado.

La Ley de Coulomb establece que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las dos.

$$F = K \times \frac{Q_1 \times Q_2}{d^2}$$

Potencial y Diferencia de Potencial

El Potencial Eléctrico (V) es el trabajo necesario por una carga eléctrica para trasladar la carga $q$ de un punto exterior del campo eléctrico a un punto interior del campo eléctrico.

$$V = \frac{T}{q}$$

La Diferencia de Potencial es el trabajo necesario para transferir una unidad de carga desde un punto de referencia a otro determinado.

Electricidad Dinámica, Potencia y Energía

Tipos de Corriente

La electricidad dinámica se puede presentar de diferentes formas:

• Corriente Continua (CC): Se genera a partir de un flujo continuo de los electrones siempre en el mismo sentido (de + a -).
• Corriente Alterna (CA): No se puede almacenar en baterías y no genera un flujo en un sentido constante.

Potencia, Trabajo y Calor

La Potencia (P) es la energía o trabajo desarrollado en la unidad de tiempo.

$$P = V \times I \quad \text{o} \quad V = \frac{P}{I} \quad \text{o} \quad I = \frac{P}{V}$$

Nota: Se menciona la relación $W = V \times A$.

Trabajo generado (Q):

• $Q = I \text{ (A)} \times t \text{ (s)}$ (Fórmula de la Carga Eléctrica).
• $V \text{ (V)} \times T \text{ (J)} / Q \text{ (C)}$ (Relación conceptual).

Calor (Efecto Joule):

$$Q_{\text{calor}} = 0,24 \times R \times I^2 \times t \quad (\text{en calorías})$$