Principios Básicos de Electrotecnia

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Conceptos sobre moléculas, átomos y electrones.

Al tomar un “trocito” de metal y dividirlo miles y miles de veces, se llega obtener una “molécula” de este pedacito de metal, que sigue conservando las mismas propiedades físicas del “trocito” original.

La molécula1 se define como una agrupación de átomos, considerada como lo más simple de un cuerpo. Aqui se presentan diversos modelos de moléculas.

Modelo de Moléculas

Se define el átomo como la parte más pequeña de un elemento químico que puede entrar en combinación.

El átomo es como “Un sistema solar”, en cuyo centro estaría el Núcleo Atómico (el Sol) y orbitando a su alrededor los electrones (los planetas). El Núcleo Atómico está formado por Protones (de carga positiva) y electrones (de carga Negativa, y de masa 1.136 veces menor). Los Neutrones, que comparten núcleo con los Protones, poseen la misma masa que estos, pero sin carga eléctrica.

Cuando el número de protones y electrones son iguales, se dice que el átomo tiene carga eléctrica nula. Si el número de protones, supera al de electrones el átomo tiene carga positiva, y por el contrario, si el número de protones es inferior al de electrones, el átomo está cargado negativamente.

Átomo de Cobre.

Un átomo puede tener diferente número de electrones, protones y neutrones, aunque generalmente el número de electrones será igual al de protones, para garantizar la neutralidad de carga del átomo. Se conoce con el nombre de elemento a toda porción de materia formada por átomos iguales. Así, el elemento Hidrogeno, el más simple de los existentes en la Naturaleza, está formado por átomos iguales, constituidos por un sólo protón en el núcleo y un sólo electrón girando alrededor. Conforme aumenta el número de protones (y de forma acorde el número de electrones y neutrones) vamos obteniendo los diferentes elementos conocidos, cada vez más complejos. Aquí se muestra un modelo de un átomo de hidrógeno.

Modelo del átomo de Hidrógeno

Cargas eléctricas

Colocados una sustancia falta de electrones frente a otra, también falta de electrones, se observa que ambas se alejan rápidamente. Por otro lado, si se enfrentan dos sustancias sobrantes de electrones, también ocurriría lo mismo. Es decir: dos cargas del mismo signo se repelen entre sí.

Cargas de igual signo se repelen

Un protón enfrentado a un electrón se atrae rápidamente, conclusión: Cargas del mismo signo se repelen, y cargas de distintos signos se atraen.

Cargas de distinto signo se atraen.

Ley de Coulomb

La Ley de Coulomb viene a decir que la fuerza (F) ejercida entre dos cargas eléctricas, q1 y q2, es directamente proporcional a su producto e inversamente proporcional a su distancia de separación. Matemáticamente se expresa por:

F =K q1 x q2 /d2      siendo:

K: constante de proporcionalidad.

q1 y q2: cargas eléctricas, Coulombios (C).

d: distancia de separación, metros (m).

La corriente eléctrica.

Para simplificar el estudio, se acordó que, de las dos clases de electricidad existentes, en una sola es en la que se origina la circulación de los electrones; como lo haría un líquido o un gas por una tubería. Aqui podemos ver un modelo de representación del concepto de corriente eléctrica.

hidráulico:

Suponiendo una instalación esta destinada a transportar el agua desde el punto A (Pozo) hasta otro punto, R (noria), entre los que existe una distancia cualquiera.

En esta instalación, así dispuesta, se puede observar:

En primer lugar, una máquina M, eleva el agua del nivel A al B, creando una diferencia de nivel h, que hará al agua recorrer la tubería en el sentido que indican las flechas. Al llegar a C cae bruscamente de C a D, pasando por la noria R; que se pone en movimiento, y puede desarrollar una energía útil. El agua que sale de R vuelve, siguiendo una pendiente suave al punto de origen A. Sí el agua no volviese al punto inicial, el depósito se agotaría, y el movimiento del agua cesaría. Por tanto, mientras que exista una diferencia de nivel h, el motor R permanecerá en movimiento, cesando cuando deje de existir este desnivel.

Modelo Hidráulico para explicar el flujo eléctrico.

 Instalación eléctrica

Un resultado similar se produce en un circuito eléctrico, la similitud entre este circuito y la instalación hidráulica se basa en los siguientes elementos:

La unión entre el generador y el receptor se hace por medio de conductores semejantes a los conductos del agua, por donde pasará la corriente eléctrica, que transportará una cantidad de electricidad en la unidad de tiempo, que es el segundo.

 

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