LEY COULOMB
http://www.youtube.com/watch?v=173ycV53GgU
http://www.youtube.com/watch?v=8-UQmMyrJ-g&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=173ycV53GgU&feature=related
LEY GAUSS
http://www.youtube.com/watch?v=fAElKFerr-k&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=16RpS2OjH9s&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=G8VOw8rfRTE&feature=related
LEY KIRCHHOFF
http://www.youtube.com/watch?v=sCHQChxbzos
http://www.youtube.com/watch?v=Ejm5CmUyOJU&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=W3nK1Pf_Bh0&feature=related
CAMPO MAGNETICO
http://www.youtube.com/watch?v=GAq9vt0ACUU
http://www.youtube.com/watch?v=Z8N9JfFHFGY
http://www.youtube.com/watch?v=vja-QzI5Ebg
http://www.youtube.com/watch?v=E0fWYJKGoLs
LEY OHM
http://grupos.emagister.com/video/la_ley_de_ohm/1007-64909
http://www.youtube.com/watch?v=AaCJtVbK-F0
http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNfcI
http://www.youtube.com/watch?v=hyXGrrhnKdQ
http://www.youtube.com/watch?v=5zoqiRZNfcI
LEY AMPERE
http://www.youtube.com/watch?v=E0fWYJKGoLs
http://www.youtube.com/watch?v=C1qFCNedZpc
http://www.youtube.com/watch?v=AtyFS_GjCtw
LEY FARADAY
http://www.youtube.com/watch?v=Y5RNS-679QU
http://www.youtube.com/watch?v=Udeqva95duI
http://www.youtube.com/watch?v=AZCncikJpyI
ONDAS
Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.
Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.
Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.
Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.
ELECTROIMAN
La función de un electroimán, es justamente, lo que señala su nombre. Un electroimán, es un imán, que funciona como tal en la medida que pase corriente por su bobina. Dejan de magnetizar, al momento en que se corta la corriente. Un electroimán, es compuesto en su interior, por un núcleo de hierro. Núcleo al cual, se le ha incorporado un hilo conductor, recubierto de material aislante, tal como la seda o el barniz. Hilo que tiene que ir enrollado en el núcleo, para que el electroimán funcione. Otra manera de hacer funcionar un electroimán, es de la manera contraria. Cesando el paso de la corriente, por su núcleo. Esto sucede, cuando un electroimán, cuenta con un núcleo de acero. Con lo cual, queda funcionando al igual, que un imán corriente.
El electroimán fue desarrollado por el inglés, William Sturgeon, el 1823. El cual, junto con otros personajes de la época, lograron desarrollar varios adelantos en el campo de la electricidad en el siglo XIX.
Con respecto al electroimán en sí, este puede ser utilizado, para diversas tareas. Una de las más comunes, es en los timbres. Objetos que podemos encontrar en todas las casas de nuestro país. La forma más común de construirlos, en simulando una herradura. Esto se debe, ya que al aproximar los dos polos del electroimán, o sea, el negativo y el positivo, el poder de magnetismo del electroimán, se acrecienta.
FUERZA MAGNETICA
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 por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.
Fuerza magnética sobre un conductor
Un conductor es un hilo o alambre por el que circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre que lleva corriente.
Fuerza magnética sobre un conductor
Un conductor es un hilo o alambre por el que circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre que lleva corriente.
FARADAY
Los trabajos de Ampere se difundieron rápidamente en todos los centros activos de investigación de la época, causando gran sensación. Un joven investigador inglés, Michael Faraday (1.791- 1.867) se empezó a interesar en los fenómenos eléctricos y repitió en su laboratorio los experimentos tanto de Oersted como de Ampére. Una vez que entendió cabalmente el fondo físico de estos fenómenos, se planteó la siguiente cuestión: de acuerdo con los descubrimientos de Oerssted y Ampére se pude obtener magnetismo de la electricidad.
Faraday inició en 1.825 una serie de experimentos con el fin de comprobar si se podía obtener electricidad a partir del magnetismo. Pero no fue sino hasta 1.831 que pudo presentar sus primeros trabajos con respuestas positivas.
Después de muchos intentos fallidos, debidamente registrados en su diario, Faraday obtuvo un indicio en el otoño de 1.831. El experimento fue el siguiente. Enrolló un alambre conductor alrededor de un núcleo cilíndrico de madera y conectó sus externos a un galvanómetro G; ésta es la bobina A de la figura 5. en seguida enrolló otro alambre conductor encima de la bobina anterior. Los extremos de la segunda bobina, B en la figura, los conectó a una batería. La argumentación de Faraday fue la siguiente: al cerrar el Contacto C de la batería empieza a circular una corriente eléctrica a lo largo de la bobina B. De los resultados de Oersted y Ampére, se sabe que esta corriente genera un efecto magnético a su alrededor. Este efecto magnético, entonces por la bobina A debería empezar a circular una corriente eléctrica que debería poder detectarse por medio del galvanómetro.
Sus experimentos demostraron que la aguja del galvanómetro no se movía, lo cual indicaba que por la bobina A no pasaba ninguna corriente eléctrica.
Sin embargo, Faraday sé dio cuenta de que en el instante en que conectaba la batería ocurría una pequeña desviación de el agua de galvanómetro. También se percató de que en el momento en que desconectaba la batería la aguja del galvanómetro se desviaba ligeramente otra vez, ahora en sentido opuesto. Por lo tanto, concluyó que en un intervalo de tiempomuy pequeño, mientras se conecta y se desconecta la batería, si hay corriente en la bobina B. Siguiendo esta idea Faraday descubrió que efectivamente se producen corrientes eléctricas sólo cuando el efecto magnético cambia, si éste es constante no hay ninguna producción de electricidad por magnetismo.
Al conectar el interruptor en el circuito de la bobina B de la figura 5 el valor de la corriente eléctrica que circula por él cambia de cero a un valor distinto de cero. Por tanto, el efecto magnético que produce esta corriente a su alrededor también cambia de coro a un valor distinto de cero. De la misma manera, cuando se desconecta la batería la corriente en el circuito cambia de un valor no nulo a cero, con el consecuente cambio del efecto magnético.
MAGNETISMO
En el caso del magnetismo, al igual que en el de la electricidad, desde tiempos remotos el hombre se dio cuenta de que el mineral magnetita o imán (un óxido de hierro) tenía la propiedad peculiar de atraer el hierro. Tanto Tales de Mileto como Platón y Sócrates escribieron acerca de este hecho.
En el periodo comprendido entre los años 1.000 - 1.200 d.C. se hizo la primera aplicación práctica del imán. Un matemático chino, Shen Kua (1.030-1.090) fue el primero que escribió acerca del uso de una aguja magnética para indicar direcciones, que fue el antecedente de la brújula. Este instrumento se basa en el principio de que si se suspende un imán en forma de aguja, de tal manera que pueda girar libremente, uno de sus extremos siempre apuntará hacia el norte.
Más tarde, después del año 1.100, Chu Yu informó que la brújula se utilizaba también para la navegación entre Cantón y sumatra.
La primera mención europea acerca de la brújula fue dada por un inglés, Alexander Neckham (1.157-1.217). Hacia 1.269 petrus Peregrinus de Maricourt, un cruzado francés, hizo una descripción detallada de la brújula corno instrumento de navegación.
En el año 1.600 el inglés William Gilbert (1.544 – 1.603), médico de la reina Isabel I, publicó un famoso tratado, De magnete,en el que compendió el conocimiento que se tenía en su época sobre los fenómenos magnéticos. Analizó las diferentes posiciones de la brújula y propuso que la Tierra es un enorme imán, lo que constituyó su gran contribución. De esta forma pudo explicar la atracción que ejerce el polo nortesobre el extremo de una aguja imantada. Asimismo, Gilbert se dio cuenta de que cada imán tiene dos polo, el norte (N) y el sur (S), que se dirigen hacia los respectivos polos terrestres. Descubrió que polos iguales se repelen, mientras que polos distintos se atraen, y que si un imán se calienta pierde sus propiedades magnéticas, las cuales vuelve a recuperar si se le enfría a la temperatura ambiente.
El científico francés Coulomb, el que había medido las fuerzas entre caras eléctricas, midió con su balanza las fuerzas entre los polos de dos imanes. Descubrió que la magnitud de esta fuerza varía con la distancia entre los polos. Mientras mayor sea la distancia, menor es la fuerza.
LEY AMPERE
La ley de Ampére explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.
El campo magnético es un campo vectorial con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente.
El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor.
FOTON
En física moderna, el fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariante cero,[1] y viaja en el vacío con una velocidad constante c. Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía.
CIRCUITO EN PARALELO
Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica mas importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.
CIRCUITO EN SERIE
Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.
Donde Ii es la corriente en la resistencia Ri , V el voltaje de la fuente.
LEY OHM
Definimos la corriente eléctrica como el paso de electrones que se transmiten a través de un conductor en un tiempo determinado.
Para determinar el paso de corriente a través de un conductor en función de la oposición que ofrecen los materiales al paso de los electrones se utiliza la siguiente ley:
Ley de Ohm. La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.
L=V/R
donde I es la corriente eléctrica, V la diferencia de potencial y R la resistencia eléctrica.
Esta expresión toma una forma mas formal cuando se analizan las ecuaciones de Maxwell, sin embargo puede ser una buena aproximación para el análisis de circuitos de corriente continua.
Para determinar el paso de corriente a través de un conductor en función de la oposición que ofrecen los materiales al paso de los electrones se utiliza la siguiente ley:
Ley de Ohm. La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.
L=V/R
donde I es la corriente eléctrica, V la diferencia de potencial y R la resistencia eléctrica.
Esta expresión toma una forma mas formal cuando se analizan las ecuaciones de Maxwell, sin embargo puede ser una buena aproximación para el análisis de circuitos de corriente continua.
LEY DE NODOS Y MALLAS
Ley de los nodos o ley de corrientes de Kirchhoff
En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.
La suma de todas las intensidades que entran y salen por un Nodo (empalme) es igual a 0 (cero)
Un enunciado alternativo es:
En todo nodo la suma algebraica de corrientes debe ser 0 (cero).
O, la suma de las intensidades entrantes es igual a la suma de las intensidades salientes.
Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff
En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
Un enunciado alternativo es:
En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0(cero).
LEY KIRCHHOFF
Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, cuando aún era estudiante. Estas son:
1. la Ley de los nodos o ley de corrientes.
2. la Ley de las "mallas" o ley de tensiones.
Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.
En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices de un solo núcleo.
1. la Ley de los nodos o ley de corrientes.
2. la Ley de las "mallas" o ley de tensiones.
Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.
En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices de un solo núcleo.
CUERPO NEGRO Y GRIS
Aproximaciones de cuerpo negro
El cuerpo negro es un objeto teórico o ideal, pero se puede aproximar de varias formas:
Cavidad aislada
Es posible estudiar objetos en el laboratorio con comportamiento muy cercano al del cuerpo negro. Para ello se estudia la radiación proveniente de un agujero pequeño en una cámara aislada. La cámara absorbe muy poca energía del exterior, ya que ésta solo puede incidir por el reducido agujero. Sin embargo, la cavidad irradia energía como un cuerpo negro. La luz emitida depende de la temperatura del interior de la cavidad, produciendo el espectro de emisión de un cuerpo negro. El sistema funciona de la siguiente manera:
La luz que entra por el orificio incide sobre la pared más alejada, donde parte de ella es absorbida y otra reflejada en un ángulo aleatorio y vuelve a incidir sobre otra parte de la pared. En ella, parte vuelve a ser absorbido y otra parte reflejada, y en cada reflexión una parte de la luz es absorbida por las paredes de la cavidad. Después de muchas reflexiones, toda la energía incidente ha sido absorbida.
El cuerpo negro es un objeto teórico o ideal, pero se puede aproximar de varias formas:
Cavidad aislada
Es posible estudiar objetos en el laboratorio con comportamiento muy cercano al del cuerpo negro. Para ello se estudia la radiación proveniente de un agujero pequeño en una cámara aislada. La cámara absorbe muy poca energía del exterior, ya que ésta solo puede incidir por el reducido agujero. Sin embargo, la cavidad irradia energía como un cuerpo negro. La luz emitida depende de la temperatura del interior de la cavidad, produciendo el espectro de emisión de un cuerpo negro. El sistema funciona de la siguiente manera:
La luz que entra por el orificio incide sobre la pared más alejada, donde parte de ella es absorbida y otra reflejada en un ángulo aleatorio y vuelve a incidir sobre otra parte de la pared. En ella, parte vuelve a ser absorbido y otra parte reflejada, y en cada reflexión una parte de la luz es absorbida por las paredes de la cavidad. Después de muchas reflexiones, toda la energía incidente ha sido absorbida.
Aleaciones y nanotubos
La sustancia que menos refleja la luz (en otras palabras, la sustancia más negra) es una aleación de fósforo y níquel, con fórmula química NiP. Esta sustancia fue producida, en principio, por investigadores indios y estadounidenses en 1980, pero perfeccionada (fabricada más oscura) por Anritsu (Japón) en 1990. Esta sustancia refleja tan sólo el 0,16 % de la luz visible; es decir, 25 veces menos que la pintura negra convencional.
La sustancia que menos refleja la luz (en otras palabras, la sustancia más negra) es una aleación de fósforo y níquel, con fórmula química NiP. Esta sustancia fue producida, en principio, por investigadores indios y estadounidenses en 1980, pero perfeccionada (fabricada más oscura) por Anritsu (Japón) en 1990. Esta sustancia refleja tan sólo el 0,16 % de la luz visible; es decir, 25 veces menos que la pintura negra convencional.
Cuerpos reales y aproximación de cuerpo gris
Los objetos reales nunca se comportan como cuerpos negros ideales. En su lugar, la radiación emitida a una frecuencia dada es una fracción de la emisión ideal. La emisividad de un material especifica cuál es la fracción de radiación de cuerpo negro que es capaz de emitir el cuerpo real. La emisividad puede ser distinta en cada longitud de onda, y depende de factores tales como la temperatura, condiciones de las superficies (pulidas, oxidadas, limpias, sucias, nuevas o intemperizadas, etc.) y ángulo de emisión. En algunos casos resulta conveniente suponer que existe un valor de emisividad constante para todas las longitudes de onda, siempre menor que 1 (que es la emisividad de un cuerpo negro). Esta aproximación se denomina aproximación de cuerpo gris. La Ley de Kirchhoff indica que en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la absortividad, de manera que este objeto, que no es capaz de absorber toda la radiación incidente, también emite menos energía que un cuerpo negro ideal.
Los objetos reales nunca se comportan como cuerpos negros ideales. En su lugar, la radiación emitida a una frecuencia dada es una fracción de la emisión ideal. La emisividad de un material especifica cuál es la fracción de radiación de cuerpo negro que es capaz de emitir el cuerpo real. La emisividad puede ser distinta en cada longitud de onda, y depende de factores tales como la temperatura, condiciones de las superficies (pulidas, oxidadas, limpias, sucias, nuevas o intemperizadas, etc.) y ángulo de emisión. En algunos casos resulta conveniente suponer que existe un valor de emisividad constante para todas las longitudes de onda, siempre menor que 1 (que es la emisividad de un cuerpo negro). Esta aproximación se denomina aproximación de cuerpo gris. La Ley de Kirchhoff indica que en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la absortividad, de manera que este objeto, que no es capaz de absorber toda la radiación incidente, también emite menos energía que un cuerpo negro ideal.
FOTOELECTRICO
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:
• Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX.
• Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.
• Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. La explicación teórica solo fue hecha por Miguel Sanz en 1905 quien basó su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck.
Leyes de la emisión fotoeléctrica
1. Para un metal y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente.
2. Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte, también conocida como "Frecuencia Umbral".
3. Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente.
4. El tiempo de retraso entre la incidencia de la radiación y la emisión del fotoelectrón es muy pequeña, menos que 10-9 segundos.
Formulación matemática
Para analizar el efecto fotoeléctrico cuantitativamente utilizando el método derivado por Einstein es necesario plantear las siguientes ecuaciones:
Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido.
Leyes de la emisión fotoeléctrica
1. Para un metal y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente.
2. Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte, también conocida como "Frecuencia Umbral".
3. Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente.
4. El tiempo de retraso entre la incidencia de la radiación y la emisión del fotoelectrón es muy pequeña, menos que 10-9 segundos.
Formulación matemática
Para analizar el efecto fotoeléctrico cuantitativamente utilizando el método derivado por Einstein es necesario plantear las siguientes ecuaciones:
Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido.
ATOMO DE BOHR
Para explicar la estructura del átomo, el físico danés Niels Bohr desarrolló en 1913 una hipótesis conocida como teoría atómica de Bohr (véase teoría cuántica). Bohr supuso que los electrones están dispuestos en capas definidas, o niveles cuánticos, a una distancia considerable del núcleo. La disposición de los electrones se denomina configuración electrónica. El número de electrones es igual al número atómico del átomo: el hidrógeno tiene un único electrón orbital, el helio dos y el uranio 92. Las capas electrónicas se superponen de forma regular hasta un máximo de siete, y cada una de ellas puede albergar un determinado número de electrones. La primera capa está completa cuando contiene dos electrones, en la segunda caben un máximo de ocho, y las capas sucesivas pueden contener cantidades cada vez mayores. Ningún átomo existente en la naturaleza tiene la séptima capa llena. Los "últimos" electrones, los más externos o los últimos en añadirse a la estructura del átomo, determinan el comportamiento químico del átomo.
Todos los gases inertes o nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) tienen llena su capa electrónica externa. No se combinan químicamente en la naturaleza, aunque los tres gases nobles más pesados (criptón, xenón y radón) pueden formar compuestos químicos en el laboratorio. Por otra parte, las capas exteriores de los elementos como litio, sodio o potasio sólo contienen un electrón. Estos elementos se combinan con facilidad con otros elementos (transfiriéndoles su electrón más externo) para formar numerosos compuestos químicos. De forma equivalente, a los elementos como el flúor, el cloro o el bromo sólo les falta un electrón para que su capa exterior esté completa. También se combinan con facilidad con otros elementos de los que obtienen electrones.
Las capas atómicas no se llenan necesariamente de electrones de forma consecutiva. Los electrones de los primeros 18 elementos de la tabla periódica se añaden de forma regular, llenando cada capa al máximo antes de iniciar una nueva capa. A partir del elemento decimonoveno, el electrón más externo comienza una nueva capa antes de que se llene por completo la capa anterior. No obstante, se sigue manteniendo una regularidad, ya que los electrones llenan las capas sucesivas con una alternancia que se repite. El resultado es la repetición regular de las propiedades químicas de los átomos, que se corresponde con el orden de los elementos en la tabla periódica.
Resulta cómodo visualizar los electrones que se desplazan alrededor del núcleo como si fueran planetas que giran en torno al Sol. No obstante, esta visión es mucho más sencilla que la que se mantiene actualmente. Ahora se sabe que es imposible determinar exactamente la posición de un electrón en el átomo sin perturbar su posición. Esta incertidumbre se expresa atribuyendo al átomo una forma de nube en la que la posición de un electrón se define según la probabilidad de encontrarlo a una distancia determinada del núcleo. Esta visión del átomo como "nube de probabilidad" ha sustituido al modelo de sistema solar.
Todos los gases inertes o nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) tienen llena su capa electrónica externa. No se combinan químicamente en la naturaleza, aunque los tres gases nobles más pesados (criptón, xenón y radón) pueden formar compuestos químicos en el laboratorio. Por otra parte, las capas exteriores de los elementos como litio, sodio o potasio sólo contienen un electrón. Estos elementos se combinan con facilidad con otros elementos (transfiriéndoles su electrón más externo) para formar numerosos compuestos químicos. De forma equivalente, a los elementos como el flúor, el cloro o el bromo sólo les falta un electrón para que su capa exterior esté completa. También se combinan con facilidad con otros elementos de los que obtienen electrones.
Las capas atómicas no se llenan necesariamente de electrones de forma consecutiva. Los electrones de los primeros 18 elementos de la tabla periódica se añaden de forma regular, llenando cada capa al máximo antes de iniciar una nueva capa. A partir del elemento decimonoveno, el electrón más externo comienza una nueva capa antes de que se llene por completo la capa anterior. No obstante, se sigue manteniendo una regularidad, ya que los electrones llenan las capas sucesivas con una alternancia que se repite. El resultado es la repetición regular de las propiedades químicas de los átomos, que se corresponde con el orden de los elementos en la tabla periódica.
Resulta cómodo visualizar los electrones que se desplazan alrededor del núcleo como si fueran planetas que giran en torno al Sol. No obstante, esta visión es mucho más sencilla que la que se mantiene actualmente. Ahora se sabe que es imposible determinar exactamente la posición de un electrón en el átomo sin perturbar su posición. Esta incertidumbre se expresa atribuyendo al átomo una forma de nube en la que la posición de un electrón se define según la probabilidad de encontrarlo a una distancia determinada del núcleo. Esta visión del átomo como "nube de probabilidad" ha sustituido al modelo de sistema solar.
ATOMO
Átomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materiamás pequeño que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible". El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.
Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos. Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico. El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.
Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos. Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico. El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.
CONSTANTE DE PLANCK
La configuración de la física clásica, fue el resultado de la información extraída de los experimentos realizados con objetos de tamaño relativamente grande. A fines del siglo XIX parecía describir perfectamente todos los hechos observados. Pero a medida que se fueron desarrollando las técnicas experimentales y se fue haciendo posible observar el mundo atómico y subatómico, se vio claro que el comportamiento de las partículas pequeñas, como el electrón, era muy diferente de lo observado en las experiencias habituales con objetos del tamaño del laboratorio. Las leyes de la física clásica no resultaban válidas en el mundo atómico y subatómico.
Para poder encontrar un medio que facilitara el camino para estudiar y llegar a conocer el comportamiento de los microobjetos de la naturaleza, hubo que idear una constante, que se conoce con el nombre de su inventor Max Planck, que otorgara una escala de dimensión de acción: [energía] [tiempo], para marcar una frontera entre el macro y microcosmos.
Esa escala de dimensión que nos otorga la constante de Planck, puede ser expresada también de la siguiente manera:
= 1,05457266 ( 63 ) x 10-34 J s.
Ahora bien, cuando las características de una partícula –masa, posición, velocidad– se hacen tales que la acción correspondiente disminuye hasta valores del orden de , su comportamiento llega a ser muy distinto de lo previsto por la mecánica clásica y debe describirse por otras leyes: las de la mecánica cuántica.
Para poder encontrar un medio que facilitara el camino para estudiar y llegar a conocer el comportamiento de los microobjetos de la naturaleza, hubo que idear una constante, que se conoce con el nombre de su inventor Max Planck, que otorgara una escala de dimensión de acción: [energía] [tiempo], para marcar una frontera entre el macro y microcosmos.
Esa escala de dimensión que nos otorga la constante de Planck, puede ser expresada también de la siguiente manera:
= 1,05457266 ( 63 ) x 10-34 J s.
Ahora bien, cuando las características de una partícula –masa, posición, velocidad– se hacen tales que la acción correspondiente disminuye hasta valores del orden de , su comportamiento llega a ser muy distinto de lo previsto por la mecánica clásica y debe describirse por otras leyes: las de la mecánica cuántica.
ENERGIA ACOMULADA
La Energía Ciclónica Acumulada (ECA)es un índice usado por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA, por su sigla en inglés) para expresar la actividad de los ciclones tropicales, así como también la actividad de las temporadas de ciclones, especialmente las del Océano Atlántico.
La medida usa una aproximación de la energía empleada por un sistema tropical durante su vida y se calcula cada seis horas. La ECA de una temporada es la suma de la ECA de todos los ciclones de dicha temporada y toma en cuenta el número, la intensidad y duración de cada uno de ellos.
La ECA de una temporada se calcula mediante la suma de los cuadrados de cada estimación de la velocidad máxima sostenida de los ciclones tropicales (es decir, vientos iguales o superiores a los 35 nudos), a intervalos de seis horas. Si cualquier ciclón de una temporada continuara activo más allá del límite del año (el día 31 de diciembre), la ECA de dicho ciclón se toma en cuenta para el año en que se originó.[2] Las cifras generalmente se dividen por 10.000 para obtener números más manejables. La unidad de la ECA es 104 kn2.
La energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad y al sumar la energía por intervalo de tiempo, se encuentra la energía acumulada. Al incrementarse la duración del ciclón se van sumando más valores y la ECA también va aumentando, de forma que las tormentas de larga duración pueden acumular una ECA mayor que las más cortas, aunque éstas sean más intensas. La ECA es un valor proporcional a la energía del sistema. Sin embargo, no es un cálculo directo de energía (en un cálculo de energía real aparecería la masa del aire en movimiento y, en consecuencia, el tamaño del ciclón).
Una cantidad relacionada es el Potencial de Destrucción del Huracán (PDH) (en inglés: Hurricane Destruction Potential o HDP), que es la ECA, pero sólo calculada durante el tiempo en que el sistema se clasifica en las categorías de huracán.
La medida usa una aproximación de la energía empleada por un sistema tropical durante su vida y se calcula cada seis horas. La ECA de una temporada es la suma de la ECA de todos los ciclones de dicha temporada y toma en cuenta el número, la intensidad y duración de cada uno de ellos.
La ECA de una temporada se calcula mediante la suma de los cuadrados de cada estimación de la velocidad máxima sostenida de los ciclones tropicales (es decir, vientos iguales o superiores a los 35 nudos), a intervalos de seis horas. Si cualquier ciclón de una temporada continuara activo más allá del límite del año (el día 31 de diciembre), la ECA de dicho ciclón se toma en cuenta para el año en que se originó.[2] Las cifras generalmente se dividen por 10.000 para obtener números más manejables. La unidad de la ECA es 104 kn2.
La energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad y al sumar la energía por intervalo de tiempo, se encuentra la energía acumulada. Al incrementarse la duración del ciclón se van sumando más valores y la ECA también va aumentando, de forma que las tormentas de larga duración pueden acumular una ECA mayor que las más cortas, aunque éstas sean más intensas. La ECA es un valor proporcional a la energía del sistema. Sin embargo, no es un cálculo directo de energía (en un cálculo de energía real aparecería la masa del aire en movimiento y, en consecuencia, el tamaño del ciclón).
Una cantidad relacionada es el Potencial de Destrucción del Huracán (PDH) (en inglés: Hurricane Destruction Potential o HDP), que es la ECA, pero sólo calculada durante el tiempo en que el sistema se clasifica en las categorías de huracán.
LEY GAUUS
Una de las leyes mas importantes, que forman parte de las leyes de Maxwell, es la ley de Gauss. Esta ley permite encontrar de manera fácil el campo eléctrico, de manera sumamente fácil para cuerpos cargados geométricamente de manera regular.
La ley de Gauss tiene una forma diferencial y una forma integral, en esta sección se hablará de la forma integral.
Para la aplicación de la ley de Gauss se requiere de la consideración de una superficie imaginaria llamada “superficie Gaussiana”, la cual generalmente tiene la forma de la configuración del cuerpo cargado. Esta superficie tiene que encerrar al cuerpo completamente.
La carga total contenida en un cuerpo cargado es igual a la suma de flujo que atraviesan la superficie Gaussiana su expresión matemática queda determinada por:
La ley de Gauss tiene una forma diferencial y una forma integral, en esta sección se hablará de la forma integral.
Para la aplicación de la ley de Gauss se requiere de la consideración de una superficie imaginaria llamada “superficie Gaussiana”, la cual generalmente tiene la forma de la configuración del cuerpo cargado. Esta superficie tiene que encerrar al cuerpo completamente.
La carga total contenida en un cuerpo cargado es igual a la suma de flujo que atraviesan la superficie Gaussiana su expresión matemática queda determinada por:
Por ejemplo, si queremos encontrar el campo eléctrico de una esfera cargada, de carga Q, tendremos que considerar una cuerpo imaginario que tenga la misma superficie que el cuerpo original, en este caso de una esfera de radio r, arbitrario.
MILLIKAN
La carga eléctrica que posee una partícula, puede ser calculada por la medición de la fuerza experimentada por ella en un campo eléctrico (E) de magnitud conocida.
El experimento de Millikan de gotas de aceite depende de la habilidad para medir pequeñas fuerzas. El comportamiento de estas gotas de aceite, que masan a lo mas 10-12 g., es observable en un campo gravitacional y en un campo eléctrico.
Para medir la velocidad caída de la gota al aire libre se ocupa la Ley de Stokes con lo cual se calcula la masa de la gota observando la velocidad de ascenso de la gota en el campo eléctrico nos permite calcular la fuerza sobre ella, y de aquí, la carga que posee la gota de aceite. Sin embargo, el experimento entregará la carga total de una gota, a través de esto podremos obtener una tabla y cierto grado de conocimiento experimental que la carga de un solo electrón puede ser determinada. Se seleccionarán gotas las cuales asciendan o desciendan lentamente, con lo cual tendremos la certeza que la gota posee una pequeña cantidad de electrones. Con todo esto, conoceremos la naturaleza atómica y eléctrica de la gota.
Ecuación para calcular la carga de una gota.
La gota:
Al caer en el aire libre tenemos que:
mg = kvf
donde : k : coeficiente de fricción entre la gota y el aire
Al entrar al campo eléctrico visual de Millikan, en ascenso se describe:
E q = m g + k vr
La acción del campo eléctrico, que mediante la ecuación:
q = m • g ( vf + vr ) (1)
E • vf
Donde:
q : Carga de la gota
m : Masa de la gota
g : Aceleración de gravedad
vf : Velocidad de descenso (velocity of fall)
vr : Velocidad de ascenso ( velocity of rise)
E : Campo eléctrico
Con: m = 4 a3 (2)
3
Donde:
a : radio de la gota
: densidad del aceite
Para calcular a, se emplea la Ley Stokes
a = 9 vf ½ (3)
2 g
Esta ecuación se utiliza cuando vf > 0,1 cm/s, ya que si es menor, la viscosidad infringe la Ley de Stokes. Para ello se multiplica por un factor de corrección, que da como resultado la viscosidad efectiva.
eff = 1 . (4)
1 + b
p a
Donde:
b : constante
p : presión atmosférica
a : radio gota
La ecuación (3) con (4), nos queda:
a = b 2 + 9 eff ½ - b (5)
2p 2 g 2p
Sustituyendo (2), (3) y (4), en la ecuación (1), obtenemos:
q = 6 9 3 ½ ( vf + vr ) (vf ) ½ (6)
2 g 1 + b 3
p a
La intensidad del campo eléctrico E = V donde V es la tensión y d la distancia entre las placas del aparato y está dada por d
E (e.s.u) = V (volts) (7)
300 d (cm)
Entonces sustituyendo (5),(6) en (4) y reordenándola nos queda:
q (e.s.u) = 400 d 1 9 3 3 ½ • 1 ½ • vf + vr * (vf ) ½ (8)
g 2 1 + b . V
p a
1° 2° 3°
Donde el primer término de la ecuación necesita solo las características del aparato de Millikan, el segundo término está dado por las propiedades de la gota de aceite y el tercer término ésta dado por el cambio de carga de la gota en el experimento.
q : Carga de la gota ( e.s.u)
d : Separación de las placas conductoras ( cm)
: densidad del aceite ( g / cm3 )
g : Aceleración de gravedad ( cm / s2 )
: Viscosidad del aire ( piose ) ó ( dina s / cm2 )
b : constante = 6,17 * 10-4 (cm de Hg * cm )
a : radio gota (cm)
vf : Velocidad de descenso (velocity of fall) (cm /s )
vr : Velocidad de ascenso ( velocity of rise) (cm /s )
V : Diferencia de potencial a través de las placas (volts).
Datos experimentales.
Gota 1.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
Gota 2.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
Gota 3.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
La velocidad se aplican a la ecuación (8), :
q (e.s.u) = 400 d 1 9 3 3 ½ • 1 ½ • vf + vr * (vf ) ½ (8)
g 2 1 + b . V
p a
donde:
d = 1 (cm)
g = 980 (cm/s2)
= 0,866 (g/cm3)
b = 6,17 * 10-4 (cm de Hg * cm)
Por tanto, los datos obtenidos, es decir, velocidad de descenso y ascenso están ya calculadas y bastaría aplicar en la ecuación (8) los valores de los datos omitidos (antes señalados).
El experimento de Millikan de gotas de aceite depende de la habilidad para medir pequeñas fuerzas. El comportamiento de estas gotas de aceite, que masan a lo mas 10-12 g., es observable en un campo gravitacional y en un campo eléctrico.
Para medir la velocidad caída de la gota al aire libre se ocupa la Ley de Stokes con lo cual se calcula la masa de la gota observando la velocidad de ascenso de la gota en el campo eléctrico nos permite calcular la fuerza sobre ella, y de aquí, la carga que posee la gota de aceite. Sin embargo, el experimento entregará la carga total de una gota, a través de esto podremos obtener una tabla y cierto grado de conocimiento experimental que la carga de un solo electrón puede ser determinada. Se seleccionarán gotas las cuales asciendan o desciendan lentamente, con lo cual tendremos la certeza que la gota posee una pequeña cantidad de electrones. Con todo esto, conoceremos la naturaleza atómica y eléctrica de la gota.
Ecuación para calcular la carga de una gota.
La gota:
Al caer en el aire libre tenemos que:
mg = kvf
donde : k : coeficiente de fricción entre la gota y el aire
Al entrar al campo eléctrico visual de Millikan, en ascenso se describe:
E q = m g + k vr
La acción del campo eléctrico, que mediante la ecuación:
q = m • g ( vf + vr ) (1)
E • vf
Donde:
q : Carga de la gota
m : Masa de la gota
g : Aceleración de gravedad
vf : Velocidad de descenso (velocity of fall)
vr : Velocidad de ascenso ( velocity of rise)
E : Campo eléctrico
Con: m = 4 a3 (2)
3
Donde:
a : radio de la gota
: densidad del aceite
Para calcular a, se emplea la Ley Stokes
a = 9 vf ½ (3)
2 g
Esta ecuación se utiliza cuando vf > 0,1 cm/s, ya que si es menor, la viscosidad infringe la Ley de Stokes. Para ello se multiplica por un factor de corrección, que da como resultado la viscosidad efectiva.
eff = 1 . (4)
1 + b
p a
Donde:
b : constante
p : presión atmosférica
a : radio gota
La ecuación (3) con (4), nos queda:
a = b 2 + 9 eff ½ - b (5)
2p 2 g 2p
Sustituyendo (2), (3) y (4), en la ecuación (1), obtenemos:
q = 6 9 3 ½ ( vf + vr ) (vf ) ½ (6)
2 g 1 + b 3
p a
La intensidad del campo eléctrico E = V donde V es la tensión y d la distancia entre las placas del aparato y está dada por d
E (e.s.u) = V (volts) (7)
300 d (cm)
Entonces sustituyendo (5),(6) en (4) y reordenándola nos queda:
q (e.s.u) = 400 d 1 9 3 3 ½ • 1 ½ • vf + vr * (vf ) ½ (8)
g 2 1 + b . V
p a
1° 2° 3°
Donde el primer término de la ecuación necesita solo las características del aparato de Millikan, el segundo término está dado por las propiedades de la gota de aceite y el tercer término ésta dado por el cambio de carga de la gota en el experimento.
q : Carga de la gota ( e.s.u)
d : Separación de las placas conductoras ( cm)
: densidad del aceite ( g / cm3 )
g : Aceleración de gravedad ( cm / s2 )
: Viscosidad del aire ( piose ) ó ( dina s / cm2 )
b : constante = 6,17 * 10-4 (cm de Hg * cm )
a : radio gota (cm)
vf : Velocidad de descenso (velocity of fall) (cm /s )
vr : Velocidad de ascenso ( velocity of rise) (cm /s )
V : Diferencia de potencial a través de las placas (volts).
Datos experimentales.
Gota 1.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
Gota 2.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
Gota 3.
Velocidad de descenso promedio:
Velocidad de ascenso promedio:
La velocidad se aplican a la ecuación (8), :
q (e.s.u) = 400 d 1 9 3 3 ½ • 1 ½ • vf + vr * (vf ) ½ (8)
g 2 1 + b . V
p a
donde:
d = 1 (cm)
g = 980 (cm/s2)
= 0,866 (g/cm3)
b = 6,17 * 10-4 (cm de Hg * cm)
Por tanto, los datos obtenidos, es decir, velocidad de descenso y ascenso están ya calculadas y bastaría aplicar en la ecuación (8) los valores de los datos omitidos (antes señalados).
CAMPO ELECTRICO
Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea.
La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.
El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.
La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido. En lo que sigue se considerarán por separado ambos aspectos del campo E.
La expresión del módulo de la intensidad de campo E puede obtenerse fácilmente para el caso sencillo del campo eléctrico creado por una carga puntual Q sin más que combinar la ley de Coulomb con la definición de E. La fuerza que Q ejercería sobre una carga unidad positiva 1+ en un punto genérico P distante r de la carga central Q viene dada, de acuerdo con la ley de Coulomb, por:
La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.
El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.
La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido. En lo que sigue se considerarán por separado ambos aspectos del campo E.
La expresión del módulo de la intensidad de campo E puede obtenerse fácilmente para el caso sencillo del campo eléctrico creado por una carga puntual Q sin más que combinar la ley de Coulomb con la definición de E. La fuerza que Q ejercería sobre una carga unidad positiva 1+ en un punto genérico P distante r de la carga central Q viene dada, de acuerdo con la ley de Coulomb, por:
PRINCIPIO DE SUPERPOSICION
Principio de superposición: la fuerza total sobre una carga de prueba positiva producida por dos cargas puntuales es igual a la suma de las fuerzas individuales producidas por cada carga tomada separadamente.
HACIA UNA MISMA DIRECCION SE SUMA
LEY COULOMB
Ley de Coulomb.
Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb
Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.
Expresión matemática. La ley de Coulomb
Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10-9 Nm2/C2.
Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb
Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.
Expresión matemática. La ley de Coulomb
Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10-9 Nm2/C2.
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
EN LA VIDA COTIDIANA, UTILIZAMOS LA ELECTRICIDAD UN EJEMPLO DE ESTO ES:
HOGAR
INDUSTRIA
CUERPO HUMANO
AMBIENTE
TIPOS DE ELECTRICIDAD(CARGA)
POSITIVA
NEGATIVA
BENJAMIN FRANKLIN DESCUBRIO EL FUEGO DE CARGA Y LA AUSENCIA DE CARGA
ATOMO=0.5X10(elevado a la -10)m=
o.5 astrum
1x10(elevado a la -15)m= 1F =1 FERMIN
CARGAS
PROTONES:
E+=1.6X10(elevado a la -19)C
ELECTRONES:
E-=1.6X10(elevado a la -19)C
C=COULOMBS
MASA
MP=MN
1.6X10(elevado a la -27)kg
me=mp/1831
me=9.1x10(elevado a la -3)kg
GAS IDEAL
El gas ideal
Para definir un patrón de gas que sirva para establecer reglas de comportamiento se crea el concepto de gas ideal, este gas ideal cumple las condiciones siguientes:
Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene.
Está formado por moléculas.
Estas moléculas se mueven individualmente y al azar en todas direcciones.
La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque.
Los choques entre las moléculas son completamente elásticos (no hay pérdidas de energía).
Los choque son instantáneos (el tiempo durante el choque es cero).
Los gases reales, siempre que no estén sometidos a condiciones extremas de presión y temperatura, cumplirán muy aproximadamente las reglas establecidas para los gases ideales.
Las leyes de los gases ideales
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas en base a las experiencias de laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).
1.- La ley de Boyle - Mariotte. Esta ley dice que, si se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, su volumen disminuye en la misma proporción. Es decir P1. V1 = P2 . V2
2.-La ley de Gay-Lussac. Esta ley dice que si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción en que aumente su temperatura absoluta: V1/T1=V2/T2
Para definir un patrón de gas que sirva para establecer reglas de comportamiento se crea el concepto de gas ideal, este gas ideal cumple las condiciones siguientes:
Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene.
Está formado por moléculas.
Estas moléculas se mueven individualmente y al azar en todas direcciones.
La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque.
Los choques entre las moléculas son completamente elásticos (no hay pérdidas de energía).
Los choque son instantáneos (el tiempo durante el choque es cero).
Los gases reales, siempre que no estén sometidos a condiciones extremas de presión y temperatura, cumplirán muy aproximadamente las reglas establecidas para los gases ideales.
Las leyes de los gases ideales
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas en base a las experiencias de laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).
1.- La ley de Boyle - Mariotte. Esta ley dice que, si se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, su volumen disminuye en la misma proporción. Es decir P1. V1 = P2 . V2
2.-La ley de Gay-Lussac. Esta ley dice que si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción en que aumente su temperatura absoluta: V1/T1=V2/T2
3.- La ley de Charles Esta ley dice que, si se mantiene el volumen constante, la presión de un gas aumenta en la misma proporción en la que aumenta su temperatura absoluta : P1/T1=P2/T2
1ra y 2da LEY DE TERMODINAMICA
Primera Ley de la Termodinamica
Esta ley se expresa como:
Eint = Q - W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)
Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.
Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
Segunda Ley de la Termodinamica
La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:
Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.
Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.
Esta ley se expresa como:
Eint = Q - W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)
Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.
Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
Segunda Ley de la Termodinamica
La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:
Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.
Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.
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