Electricidad y Magnetismo

La electricidad la usamos en todo; la utilizamos en nuestro hogar, trabajo, escuela y la podemos observar en el ambiente. Si observamos a nuestro alrededor nos daremos cuenta de que nuestros actos cotidianos estan ligados a una gran serie de hechos de naturaleza electrica: y que nuestra comodidad depende en gran medida de las tecnicas y aparatos electricos actuales.

Para explicar los fenomenos electricos el modelos que utilizamos es el de la carga electrica. Cargar, es el proceso de frotamiento y se dice que el objeto frotado se ha electrizado o ha adquirido electricidad.

La electricidad es el estudio de las propiedades y del comportamiento de las cargas electricas. La unidad para medir las cargas electricas es el Coulomb (C). Existen dos tipos de cargas: positivas (protones) y negativas (electrones). Las cargas del mismo signo se repelen, las cargas de signo opuesto se atraen, la craga no se crea ni se destruye y los electrones pueden desplazarse a traves de ciertas sustancias llamadas conductores. Los procesos para generar cargas son: friccion, induccion y polarizacion.

El atomo es la particula mas pequeña que puede existir de un elemento o sustancia. Los atomos se constituyen por protones (+), electrones (-), neutrones (+/-) y otras particulas mas pequeñas. Los atomos son electricamente neutros porque tienen el mismo numero de protones y de electrones.

e=carga fundamental

e=carga del proton= 1.6*10 a la -19

-e=carga del electron= -1.6*10 a la -19

Ley de la conservacion de la carga

"Una carga no se crea ni se destruye, solo puede fluir de un cuerpo a otro"

Los cuerpos que pueden contar con electrones libres se llaman conductores electricos
Las sustancias que tienen sus electrones fuertemente unidos a sus atomos, es decir no poseen electrones libres y no es posible que la corriente electrica se traslaade a traves de estas sustancias se les conoce como aislantes electricos.

La masa del proton es casi igual a la del neutron y es igual a 1.6*10 a la -27kg (=1 uma)
La masa del electron es igual a la masa del proton entre 1831 es decir es igual a 9.1*10  a la -81

Corriente electrica.

Cuando un conductor C une dos cuerpos A y B, el primero con exceso de electrones y el segundo con defecto de ellos, estos se distribuyen uniformemente en ambos cuerpos. El movimiento de los electrones a traves de C se conoce como corriente electrica. Su unidad es el Ampere.Un Ampere=C/S.

Ley de Coulomb

"La fuerza entre dos cuerpos pequeños electrizados es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos", es decir:

F=K((q1q2)/d2), donde F es la fuerza de atraccion entre los cuerpos (N), K es una constante que equivale a 9*10 a la 9 (N*m2/c2), q son las cargas y d es la distancia entre las cargas.

Principio de superposicion

FT (con flecha encima)= F1+F2+F3+... (todos con flecha encima)

Campo electrico

La carga Q crea un campo electrico en el espacio alrededor de ella, y dicho campo es el causante de la fuerza electrica F que actua sobre la carga q. Se representa por lineas de fuerza. Las lineas de fuerza de un campo electrico son lineas de modo que indican la direccion y el sentido de la fuerza electrica que actua sobre una carga de prueba positiva, colocada sobre un punto del campo.

E (con flecha encima)= (KQ/r^2) (r gorro) ------sobre una carga

E= 2 (3.1416) K (sigma)------------- sobre una placa

Intensidad de campo electrico

Se conoce como intensidad del campo electrico (E) en un punto a la fuerza (F) que se ejerce sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto (q).

E= F/C

Unidades: E(N/C), F(N) y q (C)

Experimento de Millikan

El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón).

El experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria hacia abajo con la flotabilidad hacia arriba y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite cargadas suspendidas entre dos electrodos metálicos. Dado que la densidad del petróleo era conocida, las masas de las “gotas ", y por lo tanto sus fuerzas gravitatorias y de flotación, podrían determinarse a partir de sus radios observados. Usando un campo eléctrico conocido, Millikan y Fletcher pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico. Repitiendo el experimento para muchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valor fundamental, y calcularon que es 1,5924*10-19 C, dentro de un uno por ciento de error del valor actualmente aceptado de 1,60217648*10-19 C. Propusieron que esta era la carga de un único electrón.

Formula para la gota de aceite............. Fe=4(3.1416)Kq(sigma)

Energia potencial electrica

Formulas:

• U= (KQq)/(r)...... La energia potencial electrica entre dos cargas
• U= (Gm1m2)/(r).... Energia potencial que hay entre los planetas
• W=(KQq)/(r) .... Para calcular el trabajo cuando una carga venga del infinito
• No hay una para la energia cuando venga del infinito porque en el infinito no hay energia acumulada
• W=(KQq) [(1/ri)-(1/rf)]...para cuando una carga venga desde una posicion inicial hasta una final

Radio de Bohr

Formulas:

• r=reZn2...formula que sirve para calcular el radio de las orbitas de los atomos, en la cual r es el radio de Bohr que es una constante= 0.5*10 a la -10, Z es el numero atomico, n al cuadrado es la orbita de nuestra eleccion.
• E=1/2 (m)(e)(v^2)-(ke^2/r)......es la energia para un atomo
• (Ke^2/r^2)=(mv^2/r)..... para describir al atomo
• E=(-1/2)(meK^2e^4/n^2h(barra)^2)....para describir al atomo
• mvr=n(h (barra)/2 (3.1416)....cuantizacion del movimiento anular
  
  
  
  
  Postulados del mdelo de Bohr:
  
  
  Primer postulado: El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía radiante.
  Segundo postulado: Sólo son posibles aquellas órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que es múltiplo entero de h/(2 • p). Puesto que el momento angular se define como L = mvr, tendremos:
  mvr = n • h/(2 • p) -> r = a0 • n2
  
  Donde:
  
  • m: masa del electrón = 9.1 • 10-31 kg
  • v: velocidad del electrón
  • r: radio de la órbita que realiza el electrón alrededor del núcleo
  • h: constante de Planck
  • n: número cuántico = 1, 2, 3...
  • a0: constante = 0,529 Å
  El Segundo Postulado nos indica que el electrón no puede estar a cualquier distancia del núcleo, sino que sólo hay unas pocas órbitas posibles, las cuales vienen definidas por los valores permitidos para un parámetro que se denomina número cuántico, n.
  
  Tercer Postulado: La energía liberada al caer el electrón desde una órbita a otra de menor energía se emite en forma de fotón, cuya frecuencia viene dada por la ecuación de Planck:  Ea - Eb = h • v  Así, cuando el átomo absorbe (o emite) una radiación, el electrón pasa a una órbita de mayor (o menor) energía, y la diferencia entre ambas órbitas se corresponderá con una línea del espectro de absorción (o de emisión).