CORRIENTE Y MAGNETISMO


“El mejor fuego no es el que se enciende rápidamente”
George Eliot

CORRIENTE Y MAGNETISMO

El electrón es una partícula ligera presente en los átomos y que transporta la unidad de carga.
Un átomo que tenga más electrones girando que protones en el núcleo, tendrá carga negativa. La acumulación de átomos con carga del mismo tipo hace que esa materia esté cargada y que en sus proximidades ocurran fenómenos electrostáticos (como en la pantalla de la TV).
Los electrones más alejados del núcleo pueden desligarse del mismo y circular entre los átomos del cuerpo, como sucede en los metales, dando lugar a la corriente eléctrica.
Otras veces de las nubes cargadas se desprenden chorros de electrones que se transmiten en el aire dando lugar a uno de los fenómenos naturales eléctricos más importante, el rayo

El rayo va acompañado del relámpago que no es más que
una manifestación de la radiación electromagnética que ocurre cuando los electrones son acelerados.
La luz es una más entre todas las radiaciones electromagnéticas (U. V. rayos X, etc.)
Las cargas eléctricas quietas dan lugar a fenómenos electrostáticos y las cargas en movimiento a la corriente eléctrica y el electromagnetismo.
De forma general, la corriente eléctrica es el flujo neto de carga eléctrica que circula de forma ordenada por un medio material conductor. Dicho medio material puede ser sólido, líquido o gaseoso y las cargas son transportadas por el movimiento de electrones o iones. Más concretamente:
  • En los sólidos se mueven los electrones.
  • En los líquidos los iones.
  • Y en los gases, los iones o electrones.
Aunque esto es así, el caso más general de corriente eléctrica es el que se produce por el movimiento de los electrones dentro de un conductor, así que suele reservarse este término para este caso en concreto.
Conductores y aislantes
Conductores son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad. Entre éstos tenemos a los metales como el cobre. En general, los metales son conductores de la electricidad.
Aisladores o malos conductores, son los que no permiten el paso de la corriente eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.
Para saber si algún elemento no identificado, metal u otro que no se sepa su procedencia, es conductor o no, o si tiene electricidad o no, jamás debe hacerse al tacto de las manos. Para ello hay instrumentos especiales.
Campo eléctrico
Fuerza que un campo eléctrico E ejerce sobre una carga de prueba q positiva (a) y sobre otra negativa (b). El campo eléctrico cumple el principio de superposición, por lo que el campo total en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos creados en ese mismo punto por cada una de las cargas fuente.
Ley de Coulomb
Se refiere a la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas. Es el equivalente a la ley de la gravitación universal.
"La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa".
Intensidad de campo
Un cuerpo o una partícula cargada eléctricamente crea a su alrededor una propiedad denominada campo eléctrico que hace que al colocar cualquier otro cuerpo dotado de carga eléctrica en sus proximidades actúe sobre él una fuerza eléctrica.
El sentido del campo coincide con el sentido del movimiento que adquiriría una carga positiva colocada en dicho punto
Líneas de fuerzas del campo eléctrico son líneas imaginarias y son la trayectoria que seguiría la unidad de carga positiva dejada en libertad dentro del campo eléctrico.
Criterios para dibujarlas
1. Las líneas de fuerza salen de las cargas positivas (fuentes) y entran en las cargas negativas (sumideros). Si no existen cargas positivas o negativas las líneas de campo empiezan o terminan en el infinito.
2. El número de líneas que entran o salen de una carga puntual es proporcional al valor de la carga.
3. En cada punto del campo, el número de líneas por unidad de superficie perpendicular a ellas es proporcional a la intensidad de campo.
4. Dos líneas de fuerza nunca pueden cortarse. (El campo en cada punto tiene una dirección y un sentido único. En un punto no puede haber dos líneas de fuerza ya que implicaría dos direcciones para el campo eléctrico.

Flujo del campo eléctrico
El flujo del campo eléctrico es una medida del número de líneas de fuerza que atraviesan una superficie dada. El n° de líneas que atraviesan una superficie depende de la orientación relativa de la superficie respecto al campo. Si el campo es perpendicular a la superficie (y por tanto E paralelo a S el flujo es máximo y si son paralelos (E perpendicular a S) es nulo.

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LEY DE OHM

“Cuando la vida te presente razones para llorar, demuéstrale que tienes mil y una razones para reír”
Anónimo

LEY DE OHM

El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega Ω (omega).
El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm 2 , a una temperatura de 0º Celsius.
Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I) , la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.
La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo" , se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:

donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas , tenemos que:
  • I = Intensidad en amperios (A)
  • V = Diferencia de potencial en voltios (V)
  • R = Resistencia en ohmios (Ω).
·         La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensión o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).
·         De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1 Ω) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A) .
·         La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:
·        
·         La resistencia a una corriente (en ohmios) es igual a la tensión o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la intensidad (en amperios).
Electricidad: Cálculo de la Resistencia eléctrica según el tipo y la forma del conductor
·         Sabemos que una corriente eléctrica es un flujo de electrones. Al moverse a través de un conductor, los electrones deben vencer una resistencia; en los conductores metálicos, esta resistencia proviene de las colisiones entre los electrones. Si el paso es expedito y fluido los electrones viajarán ordenadamente, tendrán poca resistencia. Por el contrario, si el camino es muy estrecho o demasiado largo, los electrones se agolparán y chocarán entre sí, produciendo, además, mucho calor; se les opone una alta resistencia.
A. En un buen conductor, que opone baja resistencia, los electrones fluyen ordenadamente, sin chocar entre sí.
B. En un mal conductor . eléctrico, que ofrece alta resistencia al flujo de corriente, los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y  generan calor, lo que aumenta la resistencia.
Entonces:
Se llama resistencia eléctrica a la oposición o dificultad que encuentra una corriente al recorrer un circuito eléctrico cerrado, y que permite frenar o atenuar el libre flujo de electrones.
La unidad de resistencia es el ohmio (W o Ω): y ohmio es la resistencia que ofrece un conductor cuando por él circula un amperio (intensidad)  y entre sus extremos hay una diferencia de potencial (tensión) de un voltio.
Físicamente, cualquier dispositivo o material intercalado en un circuito eléctrico representa en sí una resistencia para la circulación de la corriente eléctrica, y dependiendo de las características de dicho dispositivo o material se puede aumentar o disminuir la resistencia a una corriente eléctrica.
Por lo tanto, la resistencia eléctrica de un conductor depende de la naturaleza del material, de su longitud y de su sección, además de la temperatura.
A mayor longitud, mayor resistencia. A  mayor sección, menos resistencia. A mayor temperatura, mayor resistencia.
Fuente : http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad_ley_Ohm.html

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CONCEPTO DE FUERZA


“El amor es un rayo de luna”
Gustavo Adolfo Bécquer 

CONCEPTO DE FUERZA

La fuerza es un concepto difícil de definir, pero muy conocido. Sin que nos digan lo que es la fuerza podemos intuir su significado a través de la experiencia diaria.

Fuerza para levantar pesas.
Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca un efecto.
Por ejemplo, al levantar pesas, al golpear una pelota con la cabeza o con el pie, al empujar algún cuerpo sólido, al tirar una locomotora de los vagones, al realizar un esfuerzo muscular al empujar algo, etcétera siempre hay un efecto.
El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto puede ser:
• Modificación del estado de movimiento en que se encuentra el objeto que la recibe
• Modificación de su aspecto físico
También pueden ocurrir los dos efectos en forma simultánea. Como sucede, por ejemplo, cuando alguien patea una lata de bebida: la lata puede adquirir movimiento y también puede deformarse.
De todos los ejemplos citados podemos concluir que:
• La fuerza es un tipo de acción que un objeto ejerce sobre otro objeto (se dice que hay una interacción). Esto puede apreciarse en los siguientes ejemplos:
—  un objeto empuja a otro: un hombre levanta pesas sobre su cabeza
—  un objeto atrae a otro: el Sol atrae a la Tierra
—  un objeto repele a otro: un imán repele a otro imán
—  un objeto impulsa a otro: un jugador de fútbol impulsa la pelota con un cabezazo
—  un objeto frena a otro: un ancla impide que un barco se aleje.
Un hombre ejerce una fuerza sobre el burro, empujando o tirando de él.
• Debe haber dos cuerpos: de acuerdo a lo anterior, para poder  hablar de la existencia de una fuerza, se debe suponer la presencia de dos cuerpos, ya que debe haber un cuerpo que atrae y otro que es atraído, uno que impulsa y otro que es impulsado, uno que empuja y otro que es empujado, etc.
Dicho de otra manera, si se observa que sobre un cuerpo actúa una fuerza, entonces se puede decir que, en algún lugar, hay otro u otros cuerpos que constituyen el origen de esa fuerza.
• Un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre sí mismo . Si se necesita que actúe una fuerza sobre mi persona, tendré que buscar algún otro cuerpo que ejerza una fuerza, porque no existe ninguna forma de que un objeto ejerza fuerza sobre sí mismo (yo no puedo empujarme, una pelota no puede "patearse" a sí misma).
• La fuerza siempre es ejercida en una determinada dirección: puede ser hacia arriba o hacia abajo, hacia adelante, hacia la izquierda, formando un ángulo dado con la horizontal, etc.

Fuerza de contacto sobre la pelota.
Para representar la fuerza se emplean vectores. Los vectores son entes matemáticos que tienen la particularidad de ser direccionales; es decir, tienen asociada una dirección. Además, un vector posee módulo, que corresponde a su longitud, su cantidad numérica y su dirección (ángulo que forma con una línea de referencia).
Se representa un vector gráficamente a través de una flecha en la dirección correspondiente
Resumiendo:
En física, fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.


Clasificación de las fuerzas
Las fuerzas se pueden clasificar de acuerdo a algunos criterios: según su punto de aplicación y según el tiempo que dure dicha aplicación.
Según su punto de aplicación:
a) Fuerzas de contacto: son aquellas en que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el cuerpo que la recibe.
Un golpe de cabeza a la pelota, sujetar algo, tirar algo, etc.

Fuerzas gravitacionales a distancia entre el Sol, la Tierra y la Luna.
b) Fuerzas a distancia: el cuerpo que ejerce la fuerza y quien la recibe no entran en contacto físicamente.
El ejemplo más familiar de una fuerza de este tipo es la atracción gravitatoria terrestre, responsable de que todos los cuerpos caigan hacia el suelo. Otro ejemplo es la fuerza que un imán ejerce sobre otro imán o sobre un clavo.
Según el tiempo que dura la aplicación de la fuerza:
a) Fuerzas impulsivas: son, generalmente, de muy corta duración, por ejemplo: un golpe de raqueta. 


b) Fuerzas de larga duración: son las que actúan durante un tiempo comparable o mayor que los tiempos característicos del problema de que se trate.
Por ejemplo, el peso de una persona es una fuerza que la Tierra ejerce siempre sobre la persona. La fuerza que ejerce un cable que sostiene una lámpara, durará todo el tiempo que la lámpara esté colgando de ese cable. La fuerza que ejerce el cable sobre un teleférico durará mientras ahí esté. 

Asimismo, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden ser exteriores e interiores.
a)   Fuerzas exteriores: son las que actúan sobre un cuerpo siendo ejercidas por otros cuerpos.

Fuerza impulsiva aplicada sobre la pelota.
b)   Fuerzas interiores: son las que una parte de un cuerpo ejerce sobre otra parte de sí mismo.
Unidades de fuerza
El primer paso para poder cuantificar una magnitud física es establecer una unidad para medirla.
En el Sistema Internacional  (SI) de unidades la fuerza se mide en newtons (símbolo: N), en el CGS en dinas (símbolo, dyn) y en el sistema técnico en kilopondio (símbolo: kp), siendo un kilopondio lo que comúnmente se llama un kilogramo, un kilogramo fuerza o simplemente un kilo.
Un newton es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de masa 1 Kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado.

Una fuerza es una cantidad vectorial. ¿Qué significa esto?
Significa que tiene tres componentes:
— un valor, que viene dado por un número y una unidad de medida (25 Newton, por ejemplo).
— una dirección, que vendría a ser la línea de acción de la fuerza (dirección vertical, por ejemplo).
— un sentido, que vendría a ser la orientación, el hacia dónde se dirige la fuerza (hacia arriba, por ejemplo).
Estos tres componentes deben estar incluidos en la información de una fuerza.
Las fuerzas se pueden sumar y restar.
Si sumas dos fuerzas que van en la misma dirección y en el mismo sentido, entonces la suma es la suma aritmética de ellas. Si sus valores son 40 Newton y 30 Newton, el resultado sería 70 Newton en la dirección y sentido común que tienen.

Si sumas dos fuerzas que van en la misma dirección pero sentidos distintos (una a la derecha y la otra a la izquierda, por ejemplo) entonces la suma es la diferencia entre ellas (resta), con la misma dirección pero el sentido de la fuerza mayor. Si sus valores son 40 Newton a la derecha y 30 Newton a la izquierda, entonces la suma sería 10 Newton a la derecha.


Si sumas dos fuerzas que van en la misma dirección pero sentidos opuestos y resulta que las dos fuerzas tienen el mismo valor numérico, entonces la suma de ellas dará como resultado el valor 0. En este caso se puede decir que las fuerzas se anulan.
Pero ojo: las dos fuerzas deben estar actuando sobre el mismo cuerpo, de lo contrario no se pueden anular, incluso no podrían sumarse.
Si las fuerzas que se vayan a sumar no tienen la misma dirección, el problema se complica bastante y habría que recurrir a procedimientos geométricos e incluso de trigonometría.
Cuando graficamos una fuerza que actúa sobre un cuerpo, se dibuja con una flecha partiendo desde el centro del cuerpo que la recibe.
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