DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

BLOQUE 1

TEMA 1.1.1: LA TECNICA EN LA VIDA COTIDIANA

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Ley de Coulomb

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Ley de Coulomb

• Si un átomo está constituido por un núcleo con una carga predominantemente positiva (protones y neutrones) y rodeado de una nube de electrones, con carga predominantemente negativa, y sabiendo que los objetos con carga distinta se atraen:

• ¿Por qué los electrones y los protones no se atraen?

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Ley de Coulomb

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Ley de Coulomb

• La respuesta a la pregunta anterior, es muy sencilla, los p+ y los e- no se atraen porque “sus fuerzas electrostáticas están en equilibrio” , tal y como lo estipula la ley de Coulomb:, que dice:

• La fuerza de atracción o repulsión entre 2 cuerpos con cargas electrostáticas, es proporcional a la intensidad de la carga presente en cada una de ellas, dividida por el cuadrado de la distancia que las separa”

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Ley de Coulomb

• En cargas contrarias significa, que mientras mayor sea la magnitud de cada una, mayor será la fuerza de atracción entre ellas y mientras mas cerca este una de la otra, la atracción se incrementará. De igual manera ocurre con cargas iguales pero con repulsión.

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Ley de Coulomb

• Dentro de cada átomo, por cada protón en el núcleo existe un electrón en la nube circundante, de tal manera que el total de sus cargas se anulan, es decir, “el átomo esta en equilibrio”

• Además , la distancia a la que se encuentran las orbitas de los electrones (del núcleo) es la exacta para permitir la estabilidad o equilibrio del átomo.

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Ley de Coulomb

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Ley de Coulomb

• Finalmente, diremos que el estudio y comprensión de dicha ley, es fundamental en nuestra materia, ya que explica como se genera la corriente eléctrica, como consecuencia de la distancia entre los electrones de la ultima orbita y el núcleo.

• Videos: – 1) Ley de Coulomb II FPB– 2) Ley de Coulomb III FPB

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BANDA DE CONDUCCIÓN

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Banda de Conducción

• Los electrones giran alrededor del núcleo en diferentes órbitas (cuyo nombre correcto es niveles energéticos). En cada nivel, los electrones se alejan más del núcleo y la fuerza de atracción disminuye. Como es lógico, en el último nivel energético la atracción del núcleo sobre los electrones es más débil.

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Banda de Conducción

• A este último nivel se le conoce como banda de conducción y los electrones que se encuentran en ella reciben el nombre de electrones libres, porque pueden saltar de dicha banda y desplazarse de un átomo a otro dentro del cuerpo que los contiene. Este fenómeno ocurre cuando el átomo es excitado por medio de calor, luz o electricidad, de manera que algunos de sus electrones absorben energía en exceso y eso provoca el salto.

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Banda de Conducción

• El movimiento de electrones libres es lo que crea la corriente eléctrica, pues al saltar de la banda de conducción liberan un poco de su energía negativa, que vuelven a recuperar cuando llegan al siguiente átomo. El proceso se repite millones y millones de veces. Entre más electrones vaguen libremente por el cuerpo que los contiene, mayor será la energía que se genere.

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Banda de Conducción

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Banda de Conducción

• Este proceso no es desorganizado, de hecho está regulado de manera natural por la estructura misma de los átomos. Tal mecanismo regulador es llamado regla del octeto y consiste en lo siguiente:

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Regla del octeto

• En todo átomo, la última órbita llamada banda de conducción o nivel energético, admite un máximo de ocho electrones para completar su estructura y todos los átomos tienden a llenarla. Los átomos que tienen entre uno y tres electrones en la última órbita tiende a cederlos a otros que los requieran para completar el octeto (ocho electrones).

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CUADRO COMPARATIVO

• Dibuja en tu cuaderno, un cuadro comparativo con 2 columnas, en la primera anota el nombre de un aparato eléctrico que conozcas y una breve descripción de la tarea que realiza, en la segunda columna escribe el antecedente del aparato y su funcionalidad, sigue el ejemplo:

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VALENCIA

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Valencia

• La cantidad de electrones que un átomo puede ceder o requiere para completar el octeto se representa por un valor conocido como valencia.

• Por ejemplo, un átomo con 7 electrones en su última órbita tiene una valencia de -1, porque necesita un electrón para completar el octeto.

• Otro átomo que tenga 1 electrón en la banda de conducción tendrá una valencia de +1, porque puede cederlo a otro para completar el octeto.

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Valencia

• Para los que estudian electricidad, conocer la valencia de los materiales es muy importancia porque esta determina la capacidad que tiene un material determinado para conducir corriente eléctrica.

• Por ejemplo, los metales que tienen mayor capacidad para conducir la electricidad son el oro, la plata y el cobre, en ese orden. Todos ellos tienen valencia +1, lo cual significa que en su última órbita sólo existe un electrón que puede convertirse en electrón libre y vagar por el cuerpo que lo contiene.

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Valencia

• Pero, si el oro, la plata y el cobre, tienen la misma valencia:

• ¿Por qué se dice que el oro es mejor conductor que la plata, y la plata es mejor conductor que el cobre?

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Valencia

• R= El oro es mejor conductor que la plata, porque el electrón ubicado en la banda de conducción está más alejado del núcleo y de acuerdo con la Ley de Coulomb, la atracción es menor, por lo que puede desprenderse con mayor facilidad y moverse libremente por el material. Lo mismo sucede con la plata respecto al cobre y con el cobre respecto al aluminio.

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Valencia

• Videos:

– Principios de electricidad

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Gracias por su atención