Principios Fundamentales de la Electricidad y Circuitos Básicos
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Orígenes y Conceptos Iniciales de la Electricidad
La Electricidad: Del Ámbar a la Pila
La palabra electricidad procede del griego 'elektron', que significa ámbar.
- Tales de Mileto (siglos VI-VII a.C.) observó que cuando frotaba ámbar, este atraía objetos.
- William Gilbert descubrió que otras sustancias (como el vidrio) tenían la misma propiedad.
- El Fuego de San Telmo es una luminosidad que aparece alrededor de los mástiles de los barcos y las campanas.
- En el siglo XIX, Alessandro Volta construyó el primer generador eléctrico: la pila.
El Átomo y la Carga Eléctrica
Estructura del Átomo
El átomo es el componente fundamental de la materia, constituido por 3 tipos de partículas:
- Los protones y los neutrones, que se encuentran en el núcleo.
- Los electrones, que giran alrededor del núcleo, en la corteza del átomo, describiendo órbitas.
Carga Eléctrica de las Partículas
Las partículas subatómicas tienen distinta carga eléctrica:
- Electrones: carga negativa.
- Protones: carga positiva.
- Neutrones: no tienen carga.
Las cargas del mismo signo se repelen y las diferentes se atraen.
Tipos de Átomos según su Carga
Un átomo puede ser:
- Átomo neutro: Tiene igual número de electrones y protones (ejemplo: 9 electrones y 9 protones).
- Átomo cargado positivamente (Catión): Ha perdido electrones, por lo que tiene menos electrones que protones (ejemplo: 8 electrones y 9 protones).
- Átomo cargado negativamente (Anión): Ha ganado electrones, por lo que tiene más electrones que protones (ejemplo: 10 electrones y 9 protones).
Fenómenos Electrostáticos
Definición y Electrización
Los fenómenos electrostáticos se producen cuando los átomos de un cuerpo se cargan positiva o negativamente por perder o ganar electrones al entrar en contacto o acercarse a otro cuerpo. Se dice que el cuerpo se electriza.
Corriente Eléctrica y Electrodinámica
Definición de Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es el desplazamiento continuo y ordenado de electrones a lo largo de un cuerpo.
Fenómenos Electrodinámicos
Los fenómenos que se producen como consecuencia del desplazamiento de los electrones a lo largo de un cuerpo se llaman fenómenos electrodinámicos o electricidad dinámica, y la ciencia que lo estudia se llama electrodinámica.
Propiedades de los Materiales
Materiales Conductores y Aislantes
- Los materiales conductores de la electricidad son los que permiten que la electricidad circule a través de ellos.
- Los materiales aislantes son los que no dejan pasar la corriente eléctrica a través de ellos.
Conceptos Clave de Circuitos
Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica es la capacidad que tiene un material para dificultar el paso de la corriente eléctrica.
Depende de 3 factores:
- El tipo de material.
- La longitud del conductor.
- La sección del conductor.
Intensidad de la Corriente Eléctrica
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica (en culombios) que circula por un conductor en un segundo.
La unidad es el A (amperio).
Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece que el producto de la intensidad de la corriente que circula por un conductor por la resistencia que este opone a su paso es igual a la diferencia de potencial que existe entre los extremos del conductor.
Matemáticamente: V = I × R (Voltaje = Intensidad × Resistencia)
Asociación de Resistencias
Resistencias en Serie
Para calcular la resistencia total (RT) de un circuito cuando todos los receptores están en serie, debes sumar todas las resistencias (se dan en ohmios).
Fórmula: RT = R1 + R2 + R3 + ...
Resistencias en Paralelo
Para calcular la resistencia total (RT) de un circuito cuando las resistencias están en paralelo, se usa la siguiente fórmula:
Fórmula: 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
Ejemplo con dos resistencias (R1=6Ω, R2=4Ω):
- 1/RT = 1/6 + 1/4
- 1/RT = (4 + 6) / 24
- 1/RT = 10 / 24
- RT = 24 / 10 = 2.4 Ω
Cálculo de Intensidad Total (usando Ley de Ohm)
La intensidad total (IT) que circula por un circuito se puede calcular dividiendo el voltaje total (VT) aplicado por la resistencia total (RT) del circuito.
Fórmula: IT = VT / RT