UNIDAD 1
INTRODUCCION A LA ELECTROMECANICA
INTRODUCCION A LA ELECTROMECANICA
Semestre: 2do A Electricidad
Electromecánica
Definición.- La
electromecánica es la combinación de las ciencias del electromagnetismo
de la ingenieria electrica y la ciencia de la mecanica. La ingenieria
electromecanicaes la diciplina que la aborda.
Los
dispositivos electromecánicos son los que combinan partes eléctricas y
mecánicas para conformar su mecanismo. Ejemplos de estos dispositivos
son los motores electricos y los dispositivos mecánicos movidos por
estos, así como las ya obsoletas calculadoras mecanicas y maquinas de
sumar los reles ; las válvulas a selenoide y las diversas clases de
interruptores y llaves de selección eléctricas.No
obstante, muchos aparatos comunes que antiguamente hubiesen empleado
dispositivos electromecánicos para su control emplean hoy en día, de una
forma más barata y efectiva, un circuito integrado estándar (con unos
pocos millones de transistores) para el cual se
escribe un programa informático que lleva a cabo la misma tarea de
control a través de la lógica. Los transistores han reemplazado
prácticamente a todos los dispositivos
electromecánicos, se utilizan en la mayoría de sistemas de control
realimentados y aparecen en grandes cantidades en todos los aparatos
eléctrónicos, desde los semáforos hasta las lavadoras.
Conductores.- Existen elementos que son buenos conductores de la corriente eléctrica, y hay otros que no la conducen o lo hacen muy poco.
La parte que está por adentro de los cables, que es de metal, es buena conductora, pero la que está por fuera, que es de goma o plástico, no conduce bien la electricidad, por eso se los usa para que la corriente eléctrica no se escape, y por ejemplo, no nos dé electricidad cuando agarramos un cable que está enchufado.
Esos malos conductores se usan como aislantes, justamente para aislar a la corriente eléctrica que se conduce dentro del cable.
La parte que está por adentro de los cables, que es de metal, es buena conductora, pero la que está por fuera, que es de goma o plástico, no conduce bien la electricidad, por eso se los usa para que la corriente eléctrica no se escape, y por ejemplo, no nos dé electricidad cuando agarramos un cable que está enchufado.
Esos malos conductores se usan como aislantes, justamente para aislar a la corriente eléctrica que se conduce dentro del cable.
Ley de Ohm
Georg Ohm, creador de la ley de Ohm.
La ley de Ohm establece que la intencidad electrica que circula entre dos
puntos de un circuito electrico es directamente proporcional
a la tension entre dichos puntos,
existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha
constante de proporcionalidad es la conductancia electrica que es inversa a la resistencia electrica.
La ecuación matemática que describe esta relación es:
donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios
V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios G es la
conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios.
Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es
constante, independientemente de la corriente.
Deducción
de la ley de Ohm
|
Una forma sencilla de recordar esta ley es formando un triángulo equilátero,
donde la punta de arriba se representaria con una V (voltios), y las dos de
abajo con una I (intensidad) y R (resistencia) respectivamente, al momento de
cubrir imaginariamente cualquiera de estas letras, en automático las restantes
nos indicarán la operación a realizar para encontrar dicha incógnita. Ejemplo:
si tapamos la V, R e I estarán multiplicandose para encontrar el valor de V; de
igual forma si cubrimos R, quedará V/I al descubierto para encontrar la
incógnita R.
FUERZAS Y CARGAS ELÉCTRICAS
Cuando a un cuerpo se
le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado. La
electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias
fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más completa,
sentar las bases de lo que se entiende por electrostática.
Si una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una varilla de vidrio se frota con un paño de seda. Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa.
Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544-1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar. Posteriormente Benjamin Frankiin en el siglo XVIII explicó los fenómenos eléctricos a través de la teoría del "fluido eléctrico" existente en todos los cuerpos. El pensaba que en los cuerpos no electrizados (neutros) el fluido permanecía de manera equilibrada, pero cuando dichos cuerpos se electrizaban entre sí, el "fluido eléctrico" se transfería: el que quedaba con más fluido era electrizado positivamente (+) y el que resultaba con menos fluido se electrizaba de modo negativo (-). Llamó a la electricidad «vítrea» de Gilbert electricidad positiva (+) y a la «resinosa» electricidad negativa (-).
Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que:
Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen.
Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otra se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado. Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica.
Si una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una varilla de vidrio se frota con un paño de seda. Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa.
Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544-1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar. Posteriormente Benjamin Frankiin en el siglo XVIII explicó los fenómenos eléctricos a través de la teoría del "fluido eléctrico" existente en todos los cuerpos. El pensaba que en los cuerpos no electrizados (neutros) el fluido permanecía de manera equilibrada, pero cuando dichos cuerpos se electrizaban entre sí, el "fluido eléctrico" se transfería: el que quedaba con más fluido era electrizado positivamente (+) y el que resultaba con menos fluido se electrizaba de modo negativo (-). Llamó a la electricidad «vítrea» de Gilbert electricidad positiva (+) y a la «resinosa» electricidad negativa (-).
Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que:
Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen.
Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otra se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado. Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica.
Se ha visto que existen en la Naturaleza dos tipos de cargas, positiva
y negativa, y que la cantidad más pequeña de carga es el electrón
(misma carga que el protón, pero de signo contrario). También se ha visto que
existe una fuerza entre las cargas.
La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es:
La menor cantidad de carga eléctrica que puede existir.
Como esta unidad es extremadamente pequeña para aplicaciones prácticas y para evitar el tener que hablar de cargas del orden de billones o trillones de unidades de carga, se ha definido en el Sistema Internacional de Unidades el culombio:
Un Culombio es la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9 x 109 N.
Así pues de esta definición resulta ser que :
La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es:
La menor cantidad de carga eléctrica que puede existir.
Como esta unidad es extremadamente pequeña para aplicaciones prácticas y para evitar el tener que hablar de cargas del orden de billones o trillones de unidades de carga, se ha definido en el Sistema Internacional de Unidades el culombio:
Un Culombio es la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9 x 109 N.
Así pues de esta definición resulta ser que :
1 Culombio = 6,23 x 1018 electrones
Como el
culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser demasiado
grande, se utilizan también sus divisores:
1 miliculombio = la milésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000 mCul
1 microculombio = la millonésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000.000 mCul
De todo lo anterior concluimos que los electrones y los protones tiene una propiedad llamada carga eléctrica, los neutrones son eléctricamente neutros ya que carecen de carga. Los electrones tienen una carga negativa mientras que los protones la tienen positiva.
El átomo está constituido por un núcleo. Un átomo normal es neutro, ya que tiene el mismo número de protones o cargas positivas que de electrones o cargas negativas. Sin embargo, un átomo puede ganar electrones y quedar cargado negativamente, o bien puede perderlos y cargarse positivamente.
La masa del protón es aproximadamente 2000 veces mayor que la del electrón, pero la magnitud de sus cargas eléctricas es la misma. Por tanto la carga de un electrón neutraliza la del protón.
1 miliculombio = la milésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000 mCul
1 microculombio = la millonésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000.000 mCul
De todo lo anterior concluimos que los electrones y los protones tiene una propiedad llamada carga eléctrica, los neutrones son eléctricamente neutros ya que carecen de carga. Los electrones tienen una carga negativa mientras que los protones la tienen positiva.
El átomo está constituido por un núcleo. Un átomo normal es neutro, ya que tiene el mismo número de protones o cargas positivas que de electrones o cargas negativas. Sin embargo, un átomo puede ganar electrones y quedar cargado negativamente, o bien puede perderlos y cargarse positivamente.
La masa del protón es aproximadamente 2000 veces mayor que la del electrón, pero la magnitud de sus cargas eléctricas es la misma. Por tanto la carga de un electrón neutraliza la del protón.
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