Ley de Ohm

      A la hora de hablar sobre la Ley de Ohm, debemos definir o reflejar la biografía de éste científico y cuales fueron sus aportes a la física.

     Georg Simon Ohm, Físico y Matemático nacido en Alemania durante 1787, el gran aporte que realizo este científico en el campo de la física fue realizar el estudio de los circuitos de la corriente eléctrica, cuya ley nos plantea "la corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión que tiene aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece a su paso la carga que tiene conectada". Cuya representación matemática se escribe de la siguiente manera:

   

      

     I= Intensidad, en el sistema internacional su unidad equivale a Amperios (A).

     E=  Tensión o Voltaje, en el sistema internacional su unidad equivale a voltios (V).

     R= Resistencia, en el sistema internacional  su unidad equivale a ohm ().

     Se entiende como circuito eléctrico a elementos que  unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones.

     Es importante recalcar que a la hora de referirnos aun circuito eléctrico se debe evidenciar que éste cumple con una serie de elementos tales como:

     Generador, es el elemento que impulsa o promueve electricidad por todo el circuito cerrado.

     Conductor, el cual se podría decir que es la vía por el cual transciende la corriente, ésta puede ser hilos, cables, etc.

     Receptor, son aquellos elementos que aprovechan el paso de la corriente para luego hacer una transformación, bien sea que ésta(corriente) pase a ser acústica a la hora de hablar de un timbre, o por ejemplo si el circuito esta conectado a un motor de ventilador el paso de corriente por el receptor permite que ésta sea un movimiento.

     Elementos de maniobra, permite el manejo del circuito mientras transcurre la corriente, es decir, en nuestra casa podemos decir que la corriente es maniobrada por el interruptor debido a que es el(interruptor) quien envía la electricidad o mejor dicho transfiere electrones mediante los conductores a los diferentes receptores que se encuentren en la casa, bien sea las lámparas que este en los cuartos, baño, cocina, sala,etc.

     Y los elementos de protección, como muy bien se plantea,son aquellos que permite el resguardo del circuito y protege al circuito de una sobrecarga por ejemplo.

    Vale acotar que  Gustav Robert Kirchhoff entre sus estudios y aportes a las física permite la resolución o análisis de los circuitos eléctricos, pero éste también se apoya de los estudios que realizo Ohm  a la hora del cálculo del diferencial de potencial en algunos de los generadores que se esté estudiando.

 Condensadores

Reflexión

     Palabra clave dieléctrica: Se le llama así, a un mal conductor de electricidad que puede ser utilizado como un aislante eléctrico, esto se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad es decir, un material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga eléctrica.

     Se debe recalcar que los condensadores independientemente cual sea el tipo, tendrán una serie de características tales como capacidad, esta se mide en faradios ( F ), de modo de que esta unidad resulta grande, se suele utilizar los submúltiplos.

     Ejemplo:

     

     La tensión del trabajo es una de las características que contiene un condensador debido a que es la máxima resistencia que puede aguantar éste(condensador), dependiendo el tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Se debe tomar en cuenta que si la tensión supera la resistencia que dicho condensador pueda retener, éste producirá un corto circuito o explotará. La tolerancia  seríe practicamente lo mismo que las resistencia, la cual se refiera al error que pueda ocasionarse entre la capacidad original del condensador y la capacidad indicada. 

     Entre los tipos de  condensadores se encuentra los electrolíticos, electrolíticos de tántalos, poliester metalizado, poliester, poliéster tubular, cerámico o de lenteja y de disco, cerámico de tubo.

     Código de colores en los Condensadores 

     Codificación mediante letras

      

     Referencias Bibliográficas:

     "Condensadores y sus tipos" [página en línea] 

Disponible en [http://perso.wanadoo.es/abeldg/documentacion/condensadores.pdf] Consulta [ Junio del 2012]

     "Código de colores de los capacitadores. Código de porcentaje de tolerancia" [Página en línea] Disponible en [www.unicrom/tut_codigocolores_condensadores.asp].Consulta[Junio del 2012] 

     "Conductor Eléctrico" [página en línea]  Disponible en es.wikipedia.org/wiki/conductor_eléctrico].Consulta [ Junio del 2012 ]

     Potencial Eléctrico:


     Reflexión:

     En la siguiente sección se le ofrecerá al lector el tema de potencial eléctrico, cual es la importancia y como podemos llevarlo a la vida cotidiana.

     V= K.q
             d
     V= potencial eléctrico.
     K= constante proporcional.
     q= carga
     d= distancia


     Principalmente debemos mencionar que el potencial eléctrico es el trabajo que  realiza una carga de prueba positiva desde el infinito hasta otro punto del campo eléctrico.

     Se debe recalcar que el potencial será positivo cuando al realizar una trabajo interviene un agente externo para así poder trasladar una determinada carga, y éste será negativo si es el campo eléctrico quien realiza el trabajo.

     Diferencia de potencial

     Se podría definir como el trabajo realizado por una fuerza eléctrica al desplazar una carga de prueba dentro de un campo , la ecuación viene dada de la siguiente manera:

     W = q.E.r

     W= trabajo
     q= carga
     E= campo eléctrico
     r= d

      

     ¿ Cuál será la diferencia entre potencial eléctrico y diferencia de potencial?

      Cuando nos referimos a potencial eléctrico estamos trabajando  en función de un punto, en cambio la diferencia de potencial es comparar el potencial en dos puntos distintos.

     Referencia Bibliográficas:

     "Potencial Eléctrico"  [Página en línea] Disponible en: [http://www.av.anz.udo.edu.ve/file.php/1/ElecMag/capitulo%20IV/potencial.html] 

Consulta [ Realizada el 31 de mayo del 2012]

     "Potencial Eléctrico" [Página en línea] Disponible [http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/física/tema15.html] Consulta [ Realizada Junio del 2012 ] 

     Ley de Gauss

     En el capítulo anterior se mostró como calcular el campo eléctrico de una distribución dada de carga mediante la Ley de Coulomb. En esta sección se describe  un procedimiento alternativo para calcular  campos eléctricos conocidos como Ley de Gauss.

     Su formulación se basa en el hecho de que la fuerza electrostática fundamentalmente  entre dos  cargas puntuales es una ley inversa del cuadrado. Aún cuando la ley de Gauss es consecuencia de la ley de coulomb , es mucho más conveniente para cálculos de campos eléctricos de distribuciones de carga altamente simétricos.

    

     Flujo Eléctrico

     A la hora de hablar de  flujo eléctrico se usará un concepto para dar a esa idea una base cuantitativa, es decir se llevará acabo la recolección de datos para probar hipótesis y así responder a preguntas de investigación. Por consiguiente se podría decir que el  Flujo eléctrico es la medida del número de líneas de campos que atraviesan cierta superficie. Cuando la superficie  esta siendo atravesada, encierra alguna carga neta , el número total de las líneas que pasan a través de la superficie es proporcional a la carga neta que está en el interior de ella. En número de líneas que se cuenten es independiente de la forma de la superficie que encierra a la carga, esencialmente , éste es un enunciado de la ley de Gauss que se describe :

     El numero de líneas que penetran la superficie de área A es proporcional al producto EA. El producto  de la intensidad del campo eléctrico E y el área superficial A perpendicular al campo que se conoce como flujo magnético      _,  Cuyas unidades  son,  N m²/C.

EJEMPLO

     

     Si la superficie considerada no es perpendicular  al campo, el número de lineas a través de ella  debe  ser menor  que el dado por la ecuación , ver figura, donde la normal a la superficie  del área forma  un ángulo con el campo eléctrico uniforme, el numero de líneas que cruzan el área A’,  la cual es perpendicular al campo, A’= A cos  y el flujo será :

     De este resultado  vemos  que el flujo a través de una superficie  de área  fija  tiene  el valor máximo EA, cuando la superficie es perpendicular  al campo, el flujo es cero cuando la superficie es paralela al campo es igual a 90°

     Aplicaciones de la Ley de Gauss

      La ley de Gauss permite calcular de forma simple el campo elèctrico debido a distribuciones de carga con alto grado de simetrìa, particularmente para distribuciones de carga con simetrìa esferica, cilindrica o plana.

      Definiremos una superficie gaussiana como cualquier supercie cerrada imaginaria que empleamos en la ley de Gauss para calcular el campo elèctrico debido a una cierta distribuciòn de cargas.

      Para aplicar la ley de Gauss al calculo del campo el ectrico debido a una cierta distribuciòn de cargas con propiedades de simetrìas adecuadas, es aconsejable seguir el siguiente procedimiento:

  

     1. Seleccionar una superficie gaussiana que tenga las siguientes propiedades:

     (a) la superficie debe tener la misma simetria que la correspondiente distribuciòn de carga.

     (b) en cada punto de la superficie, E debe ser normal o tangencial a la superficie.

     (c) en todos los puntos en los que E es normal a la superficie, E debe tomar un valor constante.

     Los casos màs frecuentes son:

     1.- para cargas puntuales o distribuciones de carga con simetrìa esfèrica, debe elegirse como superficie gaussiana una esfera centrada en la carga o cuyo centro coincida con el centro de la distribuciòn de carga.

     2.- para lìneas de carga o cilindros uniformemente cargados, debe elegirse una superficie cilindrica coaxial,  es decir que tengan un  un eje común  con la linea de carga o cilindro.

      3.- para planos (o laminas) cargados que tienen simetrìa plana, debe elegirse como superficie gaussiana un cilindro pequeño-simètrico con el plano.

     4.-  Calcular el flujo a travès de dicha superficie.

     5.- Calcular la carga total Qenc dentro de la superficie, y usar ley de Gauss, para obtener el campo E.

     Ejemplo:

     Adjunto les dejo un video acerca de la ley de Gauss y como las lìneas de fuerza atraviesan una figura.

     Referencias Bibliográficos

     Mercedes, P y Ruso J. (2008)"Introducción al Electromagnetismo" Santiago de Compostela. Editorial servicio de publicaciones e intercambio universitario (consulta Marzo de 2012) disponible en: books.google.co.ve/booksid=gb2Ytg2IbyWC&printsec=frontcover&dq=electromagnetismo&hl=es&sa=X&ei=CMyyt_npjaWe6AGM3ZnODg&6AEWCA#V=onepage&q=electromagnetismo&f=false.

     Serwey R. Electricidad y Magnetismo. Editorial Thomson (consulta Abril y Marzo de 2012).

     ERVIBLE. La ley de Gauss (videograbación), (1:57min)

     

     EJROMEROL. Líneas de fuerzas y ley de Gauss_001.wmv (videograbación), (4:55min).

     Campo Eléctrico:

     Se origina durante una interacción en un determinado espacio rodeado por líneas o campo de fuerza. El campo de fuerzas  sufre perturbaciones el cual se denomina campo eléctrico o electrostático, la cual hemos estudiado anteriormente al mencionar las leyes de cargas el cual plantea que durante un campo eléctrico se manifiestan fuerzas tanto de  atracción , como de  repulsión entre las cargas. Ahora muy bien  ¿ Cómo medir el grado de intensidad durante el campo eléctrico?  a la hora de medir el grado de perturbación que la carga ejerce en su entorno , se plantea una magnitud física la cual denominamos Intensidad del Campo  ,

que es la fuerza que la carga ejerce sobre la unidad de carga eléctrica positiva colocada en el punto que se considere. Debemos acotar que la intensidad de un campo eléctrico como la cociente que resulta dividir la fuerza entre la carga de prueba.


     Densidad de cargas continuas:

     Densidad de carga volúmica:

 que se mide en el S.I. en C/m³

      Densidad de carga superficial:

 que se mide en el S.I. en C/m²

      Densidad de carga lineal:

 que se mide en el S.I. en C/m

Referencia Bibliográfica

     Mercedes, P y Ruso J. (2008)"Introducción al Electromagnetismo" Santiago de Compostela. Editorial servicio de publicaciones e intercambio universitario (consulta Marzo de 2012) disponible en: books.google.co.ve/booksid=gb2Ytg2IbyWC&printsec=frontcover&dq=electromagnetismo&hl=es&sa=X&ei=CMyyt_npjaWe6AGM3ZnODg&6AEWCA#V=onepage&q=electromagnetismo&f=false.

     Campo eléctrico ( página web en línea) Disponible: es.wikipedia.org/wiki/carga-eléctrica(consulta:2012, Mayo)

Unidades de Coulomb: 

Submúltiplos de coulomb:

Como anteriormente se había mencionado , basándome en la Ley de las cargas :

 1.- Si las cargas tienen igual signo de REPELEN.    

 2.- Si las cargas son de signos diferentes se ATRAEN.     

EJEMPLO: Como interactúan las líneas de fuerzas durante un campo eléctrico.

      

La izquierda es un ejemplo de líneas de campo eléctrico para una carga puntual positiva ya que las líneas están hacia afuera y la de la derecha es para dos cargas puntuales  de igual magnitud y signos opuestos.

     Cargas puntual  de igual signos                         Cargas puntual de signos opuestos

Entre las leyes de la Física  existe una que es de gran importancia a la hora de tocar el tema de electromagnetismo:


Ley de Cargas enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuesto son de atracción.

Referencia Bibliográfica

Serway, R. Electricidad y Magnetismo. Editorial Thomson (consulta: Abril, Marzo de 2012)

     Ley de Coulomb

     El físico Francés Charles A. Coulomb (1736-1806) en 1785 , por medio de una balanza de torsión inventada por él , logró establecer que entre dos cuerpos cargados eléctricamente se ejercía una fuerza que seguía una ley  parecida a la de Newton referente a la ley de gravitación universal aunque con dos importante diferencia:

     1.- La fuerza eléctrica (o coulomb) puede ser repulsiva.

     2.- La fuerza eléctrica entre dos cuerpos disminuye si se interpone un tercer cuerpo ( lo que no sucede a la fuerza de newton).

     El enunciado de ley de Coulomb es el siguiente:

    La fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos cargados eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus masas eléctricas o cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Tal fuerza se aplica en los respectivos centros de las cargas y están dirigidas a lo largo de la línea que las une.

     Si q1  y q2 representan las cargas de cada uno de los cuerpos y r la distancia que los separa , la ley de Coulomb puede ser escrita en la forma:

     Siendo K constante de proporcionalidad, llamada constante electrostática.

     Referencias bibliográficas:

     Mercedes, P y Ruso J. (2008)"Introducción al Electromagnetismo" Santiago de Compostela. Editorial servicio de publicaciones e intercambio universitario (consulta Marzo de 2012) disponible en: books.google.co.ve/booksid=gb2Ytg2IbyWC&printsec=frontcover&dq=electromagnetismo&hl=es&sa=X&ei=CMyyt_npjaWe6AGM3ZnODg&6AEWCA#V=onepage&q=electromagnetismo&f=false.

      MVMOREJON. Ley de Coulomb. (videograbación), (1:51min).

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