Electricidad part 1

La Electricidad
La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo forman una parte). Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.

Estructura Atómica De La Materia:

El estudio de la estructura atómica de la materia sirve para explicar las propiedades de los materiales. La materia está compuesta por átomos, que a efectos prácticos se considerarán partículas esféricas de 10-10 m de tamaño.

Átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas. Así la estructura atómica se puede dividir en:

Corteza: compuesta por partículas cargadas negativamente que reciben el nombre de electrones. La cantidad de electrones que tiene un átomo y el modo en que se distribuyen en su corteza condiciona por completo las propiedades físicas y químicas que va a poseer el elemento.

Núcleo: compuesto por los protones, que tienen carga positiva, y los neutrones, que son eléctricamente neutros. Ambos tienen la misma masa. Los átomos son eléctricamente neutros, aunque pueden perder o ganar electrones, entonces se denominan iones.

Electrón: Es la subparticula de carga negativa que se encuentra girando dentro del átomo. El valor absoluto del electrón es: 1.6O210x10x10-19C/e.
Protón: Es la subpartícula de carga positva que se localiza dentro del núcleo del átomo, su peso es aproximadamente 1.837 veces mayor al del electrón.
Neutrón: Se localiza dentro del núcleo, no tiene carga, su peso es muy similar al del protón.



La Carga Eléctrica
Es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (pérdida o ganancia de electrones) 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 origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética.
La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.[1

Conductor Eléctrico
Es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.
Los elementos capaces de conducir la electricidad cuando son sometidos a una diferencia de potencial eléctrico más comunes son los metales, siendo el cobre el mas usado de entre todos ellos, otro metal utilizado es el aluminio y en aplicaciones especiales, debido a su baja resistividad y dureza a la corrosión, se usa el oro. Aunque todos los metales son conductores electricos existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (p.e. el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.
Para que un material se considere buen conductor se requiere que posea una baja resistencia o resistividad para evitar elevadas caídas de tensión y pérdidas desmedidas por el Efecto Joule.
Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica.

Aislante
Se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica. Aunque no existen cuerpos absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos, forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga, y para confeccionar aisladores, elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas.
El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material (para más detalles ver semiconductor). Un material aislante de la electricidad tiene una resistencia teóricamente infinita. Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, aislante a temperatura ambiente y bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.