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Diagrama de temas

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    ¡Bienvenidos al Curso de

    Electricidad Básica Versión 2.0!

    Anteriormente la intención de este curso era responder a ciertas interrogantes que surgían con respecto a que es la electricidad. En esta nueva versión se continuara en el mismo camino, pero con la incorporación de nuevos temas como por ejemplo el magnetismo, que va de la mano con la electricidad y que nos llevara a responder preguntas como:

    ¿Que es un generador eléctrico?

    ¿Por que Gira un Motor Eléctrico?

    ¿Que es un transformador eléctrico?

    Curso de Electricidad Basica

    Además se continuara con la idea de que se informen de que es básicamente la electricidad, como se genera, las diferentes formas de generarla, como se transmite y se distribuye, que magnitudes la constituyen, sus características, la utilización de la ley de ohm, conocimiento de circuitos eléctricos, tipos de conexiones, se vera también en cierta medida el código eléctrico y aquella reglamentación que nos interesa y tenga que ver con instalaciones eléctricas en el hogar.

    Bueno y para comenzar el curso acá les dejo un video relacionado con el tema de electricidad, espero que los entusiasme y les deje muchas mas interrogantes al respecto.

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    EVALUACION DEL CURSO

    LA EVALUACION SIGUIENTE ES LA QUE NECESITA APROBAR PARA DAR POR FINALIZADO EL CURSO.

    AL OBTENER UN RESULTADO MAYOR A 60 PUEDE SOLICITAR EL DIPLOMA DEL CURSO A:  administrador@educacionpersonal.com


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    Generación de la Energía Eléctrica

    Ud. se ha detenido a pensar por un instante en la importancia que tiene la energía eléctrica en nuestro diario vivir, en todo lo que nos afectaría y no podríamos hacer sin electricidad, ¡son muchísimas cosas verdad! el mundo quedaría prácticamente paralizado si esta faltase.

    Nuestros modernos sistemas de comunicación, nuestra querido computador, los sistemas de alumbrado y esto es poco, toda nuestra vida industrial esta accionada directa o indirectamente por la corriente eléctrica, una gran ciudad pronto se convertiría en una "población fantasma" si no existiese la energía eléctrica en el mundo de hoy, pero a parte de ser de gran utilidad, a la vez es tan misteriosa y desconocida en su naturaleza para la mayor parte de nosotros, es por ello la creación de este curso, es la de dar información sobre todo lo relacionado con la energía eléctrica .


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    Generación de la Energía Eléctrica

    La electricidad  es la energía más utilizada por el hombre, a ella se debe en gran medida todo el progreso industrial que hoy muestran los países desarrollados.

    La fuerza eléctrica tiene gran importancia en el desarrollo de la vida humana, desde hace un tiempo el hombre utiliza la fuerza eléctrica para producir luz, producir calor y fuerza mecánica.

    Las formas de extraer la fuerza eléctrica en cantidades masivas y poder utilizarla, el hombre ha encontrado diferentes procedimientos que consiste en transformar alguna clase de energía en energía eléctrica, entre los cuales podemos nombrar los siguientes:

    • Energía por reacción química
    • Energía luminosa
    • Energía térmica
    • Energía mecánica
    • Energía eólica

    Pero debemos saber que la electricidad no la invento el hombre, ya que la electricidad se encontraba en cada átomo de la materia, como carga negativa en los electrones y como carga positiva en los protones, lo único que realizo el hombre fue fabricar máquinas y dispositivos para así multiplicar esta fuerza, transmitirla, distribuirla  y utilizarla.

    Los lugares donde se produce la energía eléctrica suelen tener los nombres de:

    • Centrales hidroeléctrica
    • Centrales termoeléctrica
    • Centrales eólicas
    • Centrales nucleares
    • Centrales Fotovoltaicas

    Los cuales dependen del tipo de energía que utilicen para producir la energía eléctrica.


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    Naturaleza de la Electricidad

    ¿Que es la electricidad? ¿Como se produce? ¿Cual es su naturaleza? Intentaremos responder a todas estas preguntas en este tema.

    En la naturaleza encontramos 107 elementos o cuerpos simples diferentes, que se encuentran reflejados en la tabla periodica. El atomo es la parte mas pequena de estos elementos, sin que se pierdan sus propiedades fisicas y quimicas.

    El átomo sera el elemento base de todo el proceso; por eso hay que comenzar con el estudio de su estructura.

    Estructura de la Materia

    Para comprender cuál es la naturaleza de la corriente eléctrica es necesario que conozcamos como está constituida la materia

    Materia: Es todo lo que tiene peso, volumen y ocupa un lugar en el espacio.

    Toda la Materia está constituida de átomos y moléculas.

    Molécula es la parte más pequeña que se puede obtener de una sustancia determinada que conserva todas las propiedades y características físicas y químicas.

    Una Molécula está compuesta de dos o más átomos.

    En química y física, átomo (del latín atomum) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

    La palabra "átomo" se deriva de un vocablo griego que significa "indivisible", aunque se demostró posteriormente que no era así; Recientemente ha sido posible dividirlo en algunas de sus partes, que conoceremos a continuación con la finalidad de facilitar el estudio de la electricidad.

    Cada átomo de la naturaleza se conforma de tres clases de partículas: En núcleo contiene los Neutrones y Protones y a su Alrededor gira a grandes velocidades otra partícula llamada Electrón.















    Se sabe que los protones y electrones ejercen fuerzas mutuas, además de las fuerzas de gravitación universal que existen entre ellos. Estas fuerzas se explican adjudicando a los protones y electrones una propiedad llamada Electricidad ó carga eléctrica.

    Las fuerzas eléctricas pueden ser de atracción ó repulsión. Los protones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros protones; Los electrones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros electrones; Mientras que los protones y electrones se atraen mutuamente.

    Aparecen así dos clases de carga eléctrica, designadas arbitrariamente como carga positiva (+) y negativa (-). En síntesis, los protones tienen carga eléctrica positiva; los electrones tienen carga eléctrica negativa.

    Electrones libres: Son los electrones de valencia que se han separado temporalmente de un átomo. Puede recorrer el espacio libre en torno al átomo. No están ligados a ningún átomo particular. Solamente los electrones de valencia son capaces de convertirse en electrones libres.

    Electrones de valencia: Son las partículas atómicas que intervienen en las reacciones químicas y corrientes eléctricas. La capa mas exterior de un átomo recibe el nombre de capa de valencia y los electrones en esa capa se llaman electrones de valencia.

    Los electrones de la última capa del átomo le dan la característica eléctrica al material. Cuando en la última capa hay menos de 4 electrones estos son electrones libres. Los  átomos  con  menos  de  4  electrones  en  su  última  capa son buenos conductores. (El cobre, la plata, el oro, etc.)

    Los átomos con 4 electrones en su última capa son semiconductores.(El silicio, el germanio)

    Los átomos con más de 4 electrones en su ultima capa son aislantes y dieléctricos.




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    Conductores, Semiconductores y Aislantes.

    Teniendo en cuenta ciertas propiedades eléctricas, los cuerpos se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductores.

    A. Conductores

    En los metales, los diferentes átomos están unidos por enlaces metálicos, por lo que dan una estructura geométrica muy rígida. Para este tipo de enlace no son necesarios todos los electrones del átomo, y algunos de ellos quedan poco sujetos al núcleo atómico. Estos electrones recorren el metal de manera libre y desordenada y se denominan electrones libres. Los electrones libres son la causa de que los metales sean buenos conductores de la electricidad y del calor.

    Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente la plata, el cobre, el aluminio, y el oro, pero por su elevado precio no es muy utilizado.

    Materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (ejemplo el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor es el oro, pero es muy cara, así que el metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza como conductor el oro.

    B. Semiconductores

    Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante.


    Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre, entonces su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de ella en otras.


    Algunos elementos, como el selenio, el silicio y el germanio, tienen cuatro electrones de valencia y para formar su estructura comparten estos electrones con electrones de átomos próximos. Este tipo de enlace se denomina enlace covalente y proporciona fuerzas atractivas muy fuertes entre los diferentes átomos.


    Al aumentar la temperatura en estos materiales se rompen algunos de estos enlaces y quedan electrones libres; por lo tanto, se convierten en conductores en determinadas circunstancias. Su conductividad dependerá del número de electrones libres existentes.


    C. Aislantes o no conductores


    Los aislantes están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia.


    Estas sustancias, a diferencia de los metales, no disponen de electrones libres porque necesitan todos sus electrones de valencia para realizar sus enlaces.


    En determinadas circunstancias, alguno de estos enlaces moleculares se puede romper, de tal manera que quede algún electrón libre y haga que el material conduzca muy poco la electricidad.


    Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector).


    Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo se pueden utilizar como aislantes eléctricos.


    Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. que es conocida como la constante de proporcionalidad directa e inversamente proporcional hablando matemáticamente.


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    Cargas Eléctricas

    Historia de la electricidad

    Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el año 600 a. C., cuando el filósofo griego Tales de Mileto observó que frotando una varilla de ámbar con una piel o con lana, se obtenían pequeñas cargas que atraían pequeños objetos, y frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa.

    Es posible que el filósofo griego Tales de Mileto, que vivió en torno al 600 a.C., ya supiera que el ámbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado. Otro filósofo griego, Teofrasto, afirmaba en un tratado escrito tres siglos después que otras sustancias poseen esa propiedad. Sin embargo, el primer estudio científico de los fenómenos eléctricos no apareció hasta el 1600 d.C., cuando se publicaron las investigaciones del médico británico William Gilbert, quien aplicó el término ‘eléctrico’ (del griego elektron, ‘ámbar’) a la fuerza que ejercen esas sustancias después de ser frotadas. También distinguió entre las acciones magnética y eléctrica.


    Cargas electrostáticas

     Casi seguro que has realizado el experimento de frotar tu bolígrafo con un paño para ver cómo después atraía pequeños trozos de papel. Este fenómeno es un fenómeno electrostático, observado por el griego Tales de Mileto en el siglo VII A.C., cuando comprobó que al frotar un trozo de ámbar con un paño de lana, éste, de manera prodigiosa, atraía pequeñas plumas, pequeñas pajas, etc.

    Realicemos el siguiente experimento: frotemos enérgicamente dos barritas de vidrio con un trozo de seda, colgamos una de un soporte y le acercamos la otra. Observaremos que las dos barritas se repelen.

    Si tomamos ahora una barra de ebonita (resina artificial) o de ámbar, la frotamos con una piel de gato o con un paño de lana y lo acercamos a la barrita de vidrio colgada, observaremos que las dos se atraen.

    De estos experimentos podemos deducir que estas sustancias, si son frotadas enérgicamente, adquieren una nueva propiedad que antes no tenían, que es la de atraer o repeler otros cuerpos que también han sido frotados. Diremos que estos cuerpos se han electrizado, es decir, que han adquirido una carga eléctrica.

    Cuando se electrizan dos cuerpos por frotamiento, hay una transformación de la energía mecánica del movimiento del paño en energía calorífica, que sirve para liberar algunos de los electrones situados en las capas periféricas de los átomos, los cuales pasan de un material al otro.

    De esta manera, uno de los materiales queda cargado positivamente y el otro negativamente.

    Desde la antigüedad, y de manera arbitraria, se ha llamado electricidad positiva a la que adquiere el vidrio al ser frotado, debido a que al dejar ir electrones se queda con carga positiva, ya que hay más protones que electrones. Por el mismo motivo se ha llamado electricidad negativa a la que adquieren la ebonita o el ámbar cuando se quedan con un exceso de electrones.

    Así pues, podemos comprobar que si acercamos dos cuerpos cargados con electricidad del mismo signo se repelen; si los cuerpos tienen electricidad de signo distinto se atraen.

     


    Ley de Coulomb

     En el experimento realizado anteriormente hemos observado que existían fuerzas de atracción o de repulsión entre los distintos cuerpos cargados, dependiendo de sus signos. La ley de Coulomb nos permite cuantificar esta fuerza en función de las magnitudes que intervienen.

    La ley de Coulomb dice que la fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas es directamente proporcional al producto de sus cargas (Q y Q’) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (r).

    Donde K = constante que depende del medio que rodea las dos cargas.

    Ojo: en este ultimo video, los protones no deberian giran alrededor del atomo.

    Electroscopio

    El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo.

    El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.


    Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.

     

    Campo Eléctrico

    Fluye de la imaginación brillante de un gran genio llamado Michael Faraday, quien introduce el concepto de líneas de fuerza, para luego mas tarde James Clerk Maxwell en base a esto pudo representar los campos eléctricos.






    Botella de Leyden


    La botella de Leyden
    es un dispositivo eléctrico realizado con una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas. Históricamente la botella de Leyden fue el primer tipo de condensador.

    La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas eléctricas comportándose como un condensador o capacitor. La varilla metálica y las hojas de estaño conforman la armadura interna. La armadura externa esta constituida por la capa que cubre la botella. La misma botella actúa como un material dieléctrico (aislante) entre las dos capas del condensador. El nombre de condensador proviene de las ideas del siglo XIX sobre la naturaleza de la carga eléctrica que asimilaban ésta a un fluido que podía almacenarse tras su condensación en un dispositivo adecuado como la botella de Leyden.