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N°1 - 2016

La Ciencia en Nuestras Manos


La ciencia es el alma de la prosperidad de las naciones y la fuente de vida de todo progreso.

Louis Pasteur

Contenido 3. La Unidad más pequeña de la Materia  Estructura del Átomo  Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza

8. Carga Eléctrica  ¿Qué es Carga Eléctrica? Conservación y Cuantización de la carga  Conductores y Aisladores eléctricos  Tipos de Electrización

Producido por: Britney Borges Leodarly Lovera Loreanny Silva Elianyi Godoy Adriana Araña

Facilitador: José Angel Garrido

14. Corriente Eléctrica  ¿Qué es corriente eléctrica?  Intensidad de la corriente eléctrica y su unidad de medida  ¿Qué es un circuito en serie, paralelo y mixto?  ¿Qué es un bombillo Led? Y sus características  ¿Qué es la resistencia eléctrica?  Código de colores de las resistencias eléctricas

22. Experimento Presentado por: 2

Liceo Bolivariano “Lisandro Alvarado”

 Circuito Intermitente


El Átomo Es la unidad básica de toda la materia, la estructura que define a todos los elementos. Éstos se componen de tres tipos de partículas, como los protones, los neutrones y los electrones. Los protones y neutrones por su parte están constituidos por quarks.

Electrón: es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental.

Protón: es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón.

Neutrón: es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio.

Quarks: son los fermiones elementales masivos que interactúan materia nuclear.

fuertemente

formando

la

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La

mayoría de los fenómenos que ocurren en la naturaleza pueden

ser explicados a través de cuatro interacciones que ocurren en la naturaleza. Fenómenos tales como el movimiento de los planetas, cometas y otros astros en torno al Sol, el movimiento de las cargas en un conductor que inducen a un campo magnético, las fuerzas de atracción que experimentan los electrones en torno al núcleo, la utilización de la energía de los núcleos atómicos, entre muchos otros sucesos, ocurren gracias a la acción de cuatro fuerzas.

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Fuerza nuclear fuerte: Es la interacción más fuerte que existe y permite mantener los nucleones (protones y neutrones), en interacción. Se refiere a la interacción que mantiene unidos a los quarks para formar hadrones, (protones, neutrones y mesones), por lo tanto permite mantener el núcleo unidos. Esta fuerza es la responsable de la estabilidad en toda la materia (Román). La partícula mediadora en esta interacción es el gluón.

Fuerza nuclear débil: Este tipo de fuerza es responsable de la desintegración beta de los núcleos de los átomos y la radioactividad. Esta interacción es de corto alcance, es decir, distancias menores que las dimensiones del núcleo. En la desintegración beta el neutrón libera un electrón (la partícula beta) y se convierte en un protón. Los bosones W y Z transportan la fuerza débil.

¿Sabías que? La fuerza débil contribuye a producir el brillo de la esfera de un reloj fosforescente.

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Fuerza gravitacional: Todos los cuerpos son atraídos por una fuerza que es directamente proporcional a sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La fuerza gravitacional es la causante de que los cuerpos caigan y del movimiento de los cuerpos celestes que se encuentran en el universo: planetas, satélites, estrellas, galaxias, cometas, entre otros. Según la hipótesis del modelo estándar, la interacción gravitatoria, gravitación o fuerza de la gravedad, es transmitida por el gravitón. Posee un radio de acción infinito.

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Fuerza Electromagnética: Es considerada la fuerza que actúa sobre las partículas con carga eléctrica. Toda carga en movimiento produce un campo magnético a su alrededor y es de naturaleza atractiva o repulsiva, dependiendo de las cargas. La partícula mediadora es el fotón. Al igual que la interacción gravitacional, posee un radio de acción infinito.

En el siguiente cuadro se muestra un resumen con las principales características de las cuatro interacciones presentes en la naturaleza.

Gravitacional

Electromagnética

Nuclear Fuerte

Nuclear Débil

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La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo.

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En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un .

segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con: 1 culombio electrones libres

=

6,25

x

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La experiencia ha demostrado que la carga eléctrica no es continua, o sea, no es posible que tome valores arbitrarios, sino que los valores que puede adquirir son múltiplos enteros de una cierta carga eléctrica mínima. Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga eléctrica .que posee el electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que exista físicamente, puede escribirse como N x e siendo N un número entero, positivo o negativo. Vale la pena destacar que para el electrón la carga es -e, para el protón vale +e y para el neutrón, 0.

En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea.

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Los aisladores son materiales que presentan cierta dificultad al paso de la electricidad y al movimiento de cargas. Tienen mayor dificultad para ceder o aceptar electrones. En una u otra medida todo material conduce la electricidad, pero los aisladores lo hacen con mucha mayor dificultad que los elementos conductores. Ejemplos de aisladores son el plรกstico y la cerรกmica.

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Los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus รกtomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad. Ejemplos de conductores son el cobre y el aluminio.

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En física, se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Existen tres formas de electrizar un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En estos procedimientos siempre está presente el principio de conservación de la carga y la regla fundamental de la electrostática.

Electrización Por Frotamiento: En la electrización por frotamiento, el cuerpo menos conductor retira electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado de forma negativa, y el que libera electrones queda cargado de forma positiva. Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si se frota un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño al lápiz. Ejemplo: Frotas un 12 globo en tu cabeza y luego lo pones cerca de la cabeza de otra persona, verás que su cabello se levanta.


Electrización

Por

contacto:

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.

Electrización

por

Inducción:

La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.

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Corriente Eléctrica

Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce

un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.

La corriente eléctrica está definida por convenio en sentido contrario al 14 desplazamiento de los electrones.


Corriente Eléctrica

Se denomina intensidad de corriente eléctrica a la carga eléctrica que pasa a través de una sección del conductor en la unidad de tiempo. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios partido por segundo), unidad que se denomina amperio. Si la intensidad es constante en el tiempo se dice que la corriente es continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución de

De acuerdo con la ecuación no es más que el cociente entre una unidad de carga eléctrica (Coulomb) y una unidad de tiempo (s). Se ha venido en llamar a esta unidad Ampere (A), pudiéndose decir:

carga en conductor, estacionaria.

ningún punto la corriente

del es

Se mide con un galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro y en el circuito se coloca en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. El valor I de la intensidad instantánea será:

Un Ampere, es la corriente que circula, cuando por la sección transversal del conductor atraviesa la carga de un 1 Coulomb en cada segundo. Frecuentemente son utilizados sub.múltiplos del Amperio tales como el miliamperio (mA) y el microamperio 15 ( A).


Circuitos Circuito en Serie Los circuitos en serie son aquellos que disponen de dos o más operadores conectados uno a continuación del otro, es decir, en el mismo cable o conductor. Dicho de otra forma, en este tipo de circuitos para pasar de un punto a otro (del polo - al polo +), la corriente eléctrica se ve en la necesidad de atravesar todos los operadores. En los circuitos conectados en serie podemos observar los siguientes efectos:  A medida que el número de operadores receptores que conectamos aumenta (en nuestro caso lámparas), observaremos como baja su intensidad luminosa.

 Cuando por cualquier causa uno de ellos deja de funcionar (por avería, desconexión, etc), los elementos restantes también dejarán de funcionar. En los circuitos en serie se cumplen las siguientes condiciones:

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 La intensidad que circula por el circuito es siempre la misma.  La resistencia total del circuito es la suma de las resistencias de los receptores.  El voltaje total del circuito es la suma de los voltajes de cada receptor.


Circuitos Circuito en Paralelo Un circuito en paralelo es aquel que dispone de dos o más operadores conectados en distintos cables. Dicho de otra forma, en ellos, para pasar de un punto a otro del circuito (del polo - al polo +), la corriente eléctrica dispone de varios caminos alternativos, por lo que ésta sólo atravesará aquellos operadores que se encuentren en su recorrido.

Circuito Mixto Los circuitos mixtos son aquellos que disponen de tres o más operadores eléctricos y en cuya asociación concurren a la vez los dos sistemas anteriores, en serie y en paralelo. En este tipo de circuitos se combinan a la vez los efectos de los circuitos en serie y en paralelo, por lo que en cada caso habrá que interpretar su funcionamiento.

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Es un bombillo de estado sólido que usa ledes (Light-Emitting Diode, diodos emisores de luz) como fuente lumínica. Debido a que la luz capaz de emitir un led no es muy intensa, para alcanzar la intensidad luminosa similar a los otros bombillos existentes como los incandescentes o los fluorescentes compactos, las bombillas LED están compuestas por agrupaciones de ledes, en mayor o menor número, según la intensidad luminosa deseada. Actualmente las bombillas de led se pueden usar para cualquier aplicación comercial, desde el alumbrado decorativo hasta el de viales y jardines, presentado ciertas ventajas, entre las que destacan su .considerable ahorro energético, arranque instantáneo, aguante a los encendidos y apagados continuos y su mayor vida útil, pero también con ciertos inconvenientes como su elevado costo inicial.

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Los diodos funcionan con energía eléctrica de corriente continua (CC), de modo que las bombillas de led deben incluir circuitos internos para operar desde el voltaje CA estándar. Los ledes se dañan a altas temperaturas, por lo que las bombillas de led tienen elementos de gestión del calor, tales como disipadores y aletas de refrigeración. Las bombillas de led tienen una vida útil larga y una gran eficiencia energética, pero los costos iniciales son más altos que los de las bombillas fluorescentes.


-Potente:

La luminosidad en

general de toda la iluminación LED es más brillante y nítida. Las bombillas LED trabajan a muy baja tensión, consumiendo muy poca energía; con la ventaja de emitir muy poco calor. Mayor luminosidad con mucho menos consumo de electricidad.

-Resistentes:

De

entrada

carecen de filamentos, que es el componente más delicado de una bombilla tradicional. Desde una simple rotura, hasta las bajadas o subidas de tensión; siendo la principal causa por lo que las bombillas tradicionales dejan de funcionar. Las bombillas de LED con gran diferencia soportan un mayor número de encendidos con respecto a las tradicionales, halógenas o de bajo consumo. Están fabricadas con materiales como el aluminio, cerámica o PVC, que permiten una buena disipación del calor.

-Ecológico:

Las lámparas de

LED ahorran gran cantidad de energía. No emiten emisiones ultravioletas ni infrarrojos y por lo tanto no producen contaminación lumínica. Tanto sus componentes al ser 99% reciclables como el hecho de no tener mercurio, tienen como resultado que sean la mejor opción de protección del medio ambiente.

-Eficiencia:

La

eficiencia

energética consiste en la reducción de consumo de energía, sin disminuir la calidad de los servicios actuales. Proteger el medio ambiente hoy por hoy empieza a ser una tarea prioritaria. Debemos de saber emplear y administrar los recursos energéticos de manera eficaz. Y una de las opciones es la Tecnología LED.

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Resistencia Eléctrica

Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

Para el símbolo de la resistencia eléctrica dentro de los circuitos eléctricos podemos usar dos diferentes. El valor de una resistencia viene determinado por su código de colores.

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Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta mรกs separada. Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas.

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Materiales 2 Transistores 2N2222A 2 Condensadores de 100 microfaradios a 25 voltios 2 Resistencias de 22k código rojo- rojo- naranja 2 Resistencias de 1k código marrón- negro- rojo 2 Led estándar 50cm de estaño 1 Cautín

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1 Metro de cable delgado


Proceso 1. Para la creación de este circuito comenzamos pelando los cables con un exacto, para así llegar a su conductor (el alambre), y poder conectar con estaño las resistencias; estas básicamente limitan el flujo de la corriente que atraviesa el circuito en cuestión. 2. Al soldar los transistores, primeramente se separaron sus patas y luego con el transistor de frente se soldó su pata central con la resistencia de 22k, de la misma manera se hizo con el otro transistor. Con un cable se unieron las patas izquierdas de los transistores. 3. Luego se soldaron los leds, con la pata positiva a la resistencia de 1k, y con un cable se conectó a la pata negativa hasta llegar a la pata derecha del transistor. 4. Seguimos con los condensadores, es muy importante saber cuál es su pata positiva y su pata negativa y para saber esto

sencillamente la franja que encontramos en este nos indica su lado (pata) negativo. La pata negativa se soldó a la pata central del primer transistor y la positiva a la pata derecha del segundo transistor. El segundo condensador al igual, se soldó a través de un cable la pata negativa a la pata central del segundo transistor y la pata positiva con la pata derecha del primer transistor. 5. Al finalizar conectamos un cable a la pata izquierda del transistor uno al cable de las resistencias. Ahora si se conecta la batería de 9v y se ve la función del circuito, que es prender y apagar los leds.

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ENTRETENIMIENTO

 PALABRAS: Aceleración Dina Dinámica Equilibrio Escalar Fuerza Hooke Inclinado Libra Newton Normal Plano Rozamiento Slug Tensión Vector Velocidad

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Revista  

Revista del primer lapso de Fisica para el profesor Garrido, producida por los estudiantes de 5to año seccion F