Electricidad

Electricidad es un fenomeno: fisico, quimico, natural, que llena toda la estructura molecular de un cuerpo y se manifiesta a través de un flujo de electrones. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de carga eléctrica, llamadas positiva y negativa.

La electricidad está presente en algunas partículas subatómicas. La partícula fundamental más ligera que lleva carga eléctrica es el electrón, que transporta una unidad de carga. Los átomos, en circunstancias normales, contienen electrones, y a menudo los que están más alejados del núcleo se desprenden con mucha facilidad. En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera, un cuerpo queda cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones.

Un átomo normal tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa; por lo tanto, es eléctricamente neutro. La cantidad de carga eléctrica transportada por todos los electrones del átomo, que por convención es negativa, está equilibrada por la carga positiva, localizada en el núcleo. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedará cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones, un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo.

Antecedentes Historicos:

Hacia el año 600 adC, el filósofo griego Tales de Mileto observó que, frotando una varilla de ámbar con una piel o con lana, se podía crear pequeñas cargas, que atraían pequeños objetos. También habían observado que si la frotaban mucho tiempo podían causar la aparición de una chispa.

Otto von Guericke, quien inventó un generador electrostático

Pieter van Musschenbroek inventó en 1745 la botella de Leyden, un tipo de capacitor para almacenar cargas eléctricas en gran cantidad

Benjamin Franklin, en 1752, experimentó con la electricidad haciendo volar una cometa durante una tormenta. Demostró que el relámpago es debido a la electricidad. Como consecuencia de estas experimentaciones inventó el pararrayos y formuló una teoría sobre un fluido que explicara la presencia de cargas positivas y negativas

Charles-Augustin de Coulomb, en 1777, inventó una balanza de torsión para medir la fuerza de repulsión y atracción eléctrica. Por este procedimiento formuló el principio de interacción de cargas eléctricas (ley de Coulomb).

Alessandro Volta descubrió que las reacciones químicas podían generar cargas positivas (cationes) y negativas (aniones). Cuando un conductor une estas cargas, la diferencia de potencial eléctrico (también conocido como voltaje) impulsa una corriente eléctrica a través del conductor. La diferencia de potencial entre dos puntos se mide en unidades de voltio, en reconocimiento al trabajo de Volta

Georg Simon Ohm, en 1827, dio una relación (Ley de Ohm) que liga la tensión entre dos puntos de un circuito y la intensidad de corriente que pasa por él, definiendo la resistencia eléctrica.

Michael Faraday, en 1831, descubrió que se generaba una corriente eléctrica en un conductor que se exponía a un campo magnético variable.

James Prescott Joule, en 1841, desarrolló una ley que establece la cantidad de calor que se produce en un conductor por el paso de una corriente eléctrica.

En 1878, Thomas Alva Edison construyó la primera lámpara incandescente con filamentos de bambú carbonizado.

En 1831, Henry inventó el telégrafo y, en 1835, perfeccionó su invento para que se pudiese usar a muy largas distancias. A la unidad de inductancia se le llamó Henrio en su honor.

Lenz también descubrió independientemente la Ley de Joule en 1842; para hacer honor a sus esfuerzos en el problema, los físicos rusos siempre usan el nombre “Ley de Joule-Lenz” y formulo la ley de lenz

En 1873, el físico británico James Clerk Maxwell publicó su obra Tratado sobre electricidad y magnetismo, en donde, por primera vez, reúne en cuatro ecuaciones la descripción de la naturaleza de los campos electromagnéticos.

Nikola Tesla experimentó con alto voltaje y corriente alterna polifásica; de esa manera inventó el alternador y el primer motor de inducción, en 1882.

Joseph John Thomson, investigando el flujo de rayos catódicos, descubrió el electrón

Produccion de electricidad

La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados generadores o alternadores.

Un generador consta, en su forma más simple de:

Una espiral que gira impulsada por algún medio externo.

Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el seno del cual gira la espira anterior.

A medida que la espira gira, el flujo magnético a través de ella cambia con el tiempo, induciéndose una fuerza electromotriz, y si existe un circuito externo, circulará una corriente eléctrica.

Para que un generador funcione, hace falta una fuente externa de energía (hidraúlica, térmica, nuclear, etc.) que haga que la bobina gire con una frecuencia deseada.

En el año 1996 se autorizaron permisos a distintas empresas para la construcción de varias plantas generadoras de energía eléctrica, junto con otros tipos de energías térmicas secundarias, situadas en Monterrey, San Nicolás de los Garza y Villa de García (Nuevo León), Altamira (Tamaulipas) y Tamuin (San Luis Potosí); ésta última proporcionará energía a diez plantas cementeras ubicadas en la capital del estado, Jalisco, Guanajuato, Puebla, Hidalgo y en el estado de México

Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas sub-atómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro fuerzas fundamentales, la fuerza electromagnética.

hay dos tipos de carga y que cargas similares se repelen y cargas diferentes se atraen. Benjamín Franklin denominó positivas a las que aparecen en el vidrio y negativas a las que aparecen en la ebonita(polímero obtenido del cauhco puro).

Un catión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.

Un anión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones

Interacción entre cargas eléctricas

Las cargas eléctricas del mismo tipo interaccionan repeliéndose y las cargas de distinto tipo interaccionan atrayéndose. La magnitud de esta interacción viene dada por la ley de Coulomb.

Las formas de electrizar un cuerpo: frotamiento, contacto e inducción.

El frotamiento, el contacto y la inducción son tres de las formas más empleadas para electrizar un cuerpo.

La electrización por frotamiento se obtiene cuando dos cuerpos de diferente material son frotados entre sí; por ejemplo: cuando se frota una varilla de vidrio en un pedazo de seda.

El vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas. Al quedar cargados eléctricamente ambos cuerpos, ejercen una influencia eléctrica en una zona determinada que depende de la cantidad de carga ganada o perdida, dicha zona se llama campo eléctrico.

Cuando un campo eléctrico es acercado a un cuerpo neutro, éste adquiere una carga del mismo signo que la del campo eléctrico; si se mantiene el campo eléctrico cerca del cuerpo llegará un momento en que éstos se rechacen, pues ambos tendrán carga eléctrica del mismo signo. Esta forma de electrizar un cuerpo se denomina inducción.

El estudio de la electrostática ha determinado que cargas eléctricas del mismo signo se rechazan, y que cargas de signo contrario se atraen; esta ley se ha empleado en un instrumento llamado electroscopio, el cual sirve para identificar si un cuerpo se encuentra cargado eléctricamente o si se encuentra en un estado neutro.

Cuando un cuerpo posee algún tipo de carga eléctrica y se pone en contacto con la esfera de cobre del electroscopio, la carga corre por el alambre de cobre hasta las laminillas, las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre sí. La electrización que han recibido las laminillas es una electrización por contacto.

Multímetro

Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ohmetro. Es utilizado frecuentemente por personal de reparaciones en toda la gama de electrónica y electricidad.

Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas algunas de las siguientes:

Un comprobador de continuidad, que emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido o la resistencia no supera un cierto nivel. (También puede mostrar en la pantalla 00.0, dependiendo el tipo y modelo).

Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de lectura en una escala.

Amplificador para aumentar la sensibilidad, para la medida de tensiones o corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor.

Medida de inductancias y capacitancias.

Comprobador de diodos y transistores.

Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.

Multímetro con funciones avanzadas

Más raramente se encuentran también multímetros que pueden realizar funciones más avanzadas como:

Generar y detectar la Frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos.

Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba.

Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución.

Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ).

Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente.

Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil.

Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.

Partes del Multímetro

Referencias:

1- Display de cristal líquido.

2- Escala o rango para medir resistencia.

3- Llave selectora de medición.

4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una linea continua y otra punteada).

5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la linea ondeada).

6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja ,cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua.

7- Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra.

8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA (miliamperes), tanto en alterna como en continua.

9- Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua.

10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la linea ondeada).

11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una linea continua y otra punteada).

12-Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores.

13-Botón de encendido y apagado.