José Manuel Hernández
Martínez
Alejandro Jimenez Manuel
Maestro: Luis
Fernando
Actividad 1:
Investigación y definición de conceptos básicos relacionados con la
electricidad
Grado: 4 Grupo: B
Turno: Matutino
Materia: Física II
La Electricidad
La primera mención de los fenómenos eléctricos se encuentra en los textos egipcios antiguos alrededor del año 2.750 antes de Cristo (hace unos 4.750 años).
En el año 600 antes de Cristo (ac), los antiguos griegos descubrieron que el roce de la lana, la piel y otros objetos ligeros como las plumas con el ámbar (resina de árbol fosilizada) causaba una atracción entre los dos objetos, y por lo tanto, lo que los griegos descubrieron en realidad era la electricidad estática.
Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos. Los investigadores y arqueólogos en la década de 1930 descubrieron macetas con láminas de cobre en su interior que consideran que podrían haber sido las baterías antiguas destinados a producir luz en antiguos sitios romanos.
Personajes y sus aportaciones
Thales de Mileto(624 – 543 a.C.): Filósofo y matemático que observó los primeros fenómenos eléctricos en un trozo de ámbar que al frotarlo con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer cuerpos o materiales livianos y pequeños. El término de electricidad deriva de la palabra elektron que significa ámbar en griego.
Willian Gilbert (1544 – 1603): Médico y físico renacentista inglés que observó que algunos cuerpos se comportaban como el ámbar cuando éste era frotado, es decir, ejercían una atracción o repulsión sobre otro cuerpo aunque no fuese ligero; mientras que otros no ejercen atracción ni repulsión. Por ello, a los primeros les denomina “cuerpos eléctricos” o aislantes y a los segundos “cuerpos aneléctricos” o conductores. Realiza experimentos de magnetismo y electrostática. Usó los términos de “energía eléctrica”, “atracción eléctrica” o “polo magnética”.
Benjamín Franklin (1706 – 1790): Enuncia el principio de conservación de la electricidad. Se destaca su estudio con un cometa (volantín) con esqueleto metálico, el cual ató con un hilo de seda que en su extremo portaba una llave metálica, confirmando que al hacer volar el cometa, la llave era cargada eléctricamente por las nubes y que los rayos eran descargas eléctricas. Gracias a este experimento, inventa el pararrayos.
Charles Agustín de Coulomb (1736 – 1806): Ingeniero y físico francés que establece las leyes cuantitativas de la electrostática. En sus memorias expone los fundamentos de la electrostática y magnetismo. Inventa la balanza de torsión que mide entre dos cargas eléctricas la fuerza de atracción o repulsión entre ellas, fijando los principios de interacción entre cargas eléctricas, estableciendo la Ley de Coulomb.
Luigi Galvani (1737 – 1798): Médico fisiólogo y físico inglés que en sus investigaciones referidas a los efectos de la electricidad en nervios y músculos de animales descubre los efectos o acción fisiológica de la electricidad en los seres vivos. Aplicó una pequeña corriente eléctrica a la médula espinal de una rana, causando la contracción muscular de sus patas y su consecuente salto, similar a la acción que cuando estaba vivo este animal.
Alessandro Volta (1745 – 1827): Físico italiano que inventa la pila eléctrica que lleva su nombre precursora de la batería eléctrica, que consistía en un aparato construido por un empilado de láminas de cinc, papel y cobre. Poseía dos discos metálicos separados por un conductor húmedo, pero unidos con un circuito exterior, produciendo corriente eléctrica continua en donde las cargas eléctricas circulan en la misma dirección. Inventa también el electróforo que es un dispositivo que transfiere electricidad a otros objetos, generando electricidad estática por acumulación de cargas eléctricas en una zona con poca conductividad eléctrica.
André Marie Ampere (1775 – 1836): Matemático y físico francés que formula la teoría de “Electromagnetismo”, a partir de los trabajos de Hans Christian Orsted, estudia la relación entre la corriente eléctrica y el magnetismo. Señala que en una brújula, la aguja se mueve dependiendo de la dirección de una corriente eléctrica cercana, pudo demostrar que el paso de la corriente a través de un cable conductor producía un campo magnético a su alrededor. Posteriormente demuestra que la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético que se producía se relacionaba directamente con la dirección que llevaba el flujo de la corriente que circula por el conductor. En su honor, la unidad de intensidad de corriente eléctrica recibe su nombre de Ampere.
Michael Faraday (1790 – 1867): Químico y físico inglés que aportó en el campo de la electroquímica y electromagnetismo. Descubre la inducción electromagnética a través del movimiento de un imán en el interior de un conductor eléctrico que genera una corriente eléctrica que es inducida y alterna. La inducción ha permitido el desarrollo de generadores y motores eléctricos. Introdujo el concepto de líneas de fuerza en la representación de los campos magnéticos.
Lista de materiales conductores de electricidad y sus características
Aluminio
Es altamente empleado en sistemas de transmisión eléctrica aéreos ya que, a pesar de tener una conductividad 35 % menor al compararse con el cobre recocido, su peso es tres veces más ligero que este último.
Cobre
Es el metal más empleado como conductor eléctrico en aplicaciones industriales y residenciales, dado el balance que presenta entre su conductividad y el precio.
El cobre puede ser empleado en conductores de bajo y mediano calibre, de uno o varios hilos, dependiendo de la capacidad amperimétrica del conductor.
Oro
Es un material empleado en montajes electrónicos de microprocesadores y circuitos integrados. También es empleado para fabricar los bornes de las baterías para vehículos, entre otras aplicaciones.La conductividad del oro es aproximadamente 20 % menor que la conductividad del oro recocido. Sin embargo, es un material muy duradero y resistente a la corrosión.
Plata
Con una conductividad de 6,30 x 107 S.m-1 (9-10 % superior a la conductividad del cobre recocido), es el metal con mayor conductividad eléctrica conocido a la fecha.Se trata de un material muy maleable y dúctil, con una dureza comparable a la del oro o el cobre. No obstante, su costo es sumamente elevado, por lo que su uso no es tan común en la industria.
Materiales aisladoras de electricidad y sus características.
Madera:La madera es un aislante eléctrico, siendo todavía habitual ver postes de luz hechos de madera. Sin embargo, habría que reseñar que no es aislante siempre y cuando la madera esté seca, ya que el agua (y por tanto la humedad) si son conductores de la electricidad.
Caucho:Este material, además de ser muy moldeable, flexible y resistente, es perfecto para evitar la conducción de electricidad. Por ejemplo, los profesionales que trabajan de manera directa con la electricidad utilizan botas fabricadas en caucho para preservar su seguridad.
Cerámica
La cerámica restringe la movilidad iónica y electrónica, por lo tanto es un material no conductor de la electricidad. Esto la hace ideal para la fabricación de discos de alta tensión.
Silicona: Este material tan usado tiene, entre otras capacidades, la de aislar la electricidad. Esto la hace ideal para el sellado de componentes de electrónica y la fijación de componentes.
Ejemplos de materiales semiconductores y sus características
- Boro: es uno de los elementos que cumplen con estas características, tiene aplicaciones muy importantes en el campo de la energía atómica, además con el boro se pueden crear utensilios de cocina o obtener aceros especiales.
- Fósforo: se utiliza para fabricar cerillas y en la industria pirotécnica, debido a su poder de transferencia de energía.
- Arsénico: este ejemplo de material seminconductor se limita a la preparación del láseres, además de aplicarse en el sector de la construcción y el desarrollo de las baterías de los automóviles.
- Azufre: es un no metal de los elementos semiconductores que ya en la antigüedad se usaba debido a su poder inflamable. Se aplica en la eliminación del óxido de hierro para las baterías de plomo para los coches o para fabricar fertilizantes, entre otros.
- Selenio: se utiliza para realizar grandes producciones de vidrio o para refinar el cobre.
- Silicio: se usa en la industria del acero y se aplica como transistor en los dispositivos micro electrónicos.
Materiales superconductores de electricidad
Carbono: Funciona como material superconductor formando estructuras orgánicas como nanotubos o fulerenos, por mencionar algunos. Sin embargo, otras estructuras orgánicas del carbón, como el diamante o el granito, no lo son.
Aleaciones: Son sustancias conformadas por la fusión de dos o más metales. Dentro de este grupo, algunos superconductores son las aleaciones de Niobio-Titanio, Uranio-Rodio-Germanio, y Oro-Indio.
Elementos puros: En esta categoría podría entrar el carbono como sustancia pura. Este tipo de superconductores son en su mayoría del tipo I, salvo excepciones. Se pueden mencionar como ejemplo el Tecnecio, el Vanadio y el Niobio.
Aluminio y Estaño: Son dos metales de tipo lábil, muy utilizados al tener superconductividad en temperaturas críticas.
Estroncio y Bario: Pertenecen al grupo de alcalino-térreos dentro de la clasificación de metales y bajo ciertas condiciones térmicas se comportan como superconductor.
Oxígeno: Es un gas que, debido a su gran electronegatividad (tendencia a la atracción de electrones de otros átomos hacia él), es un gran superconductor en condiciones de alta presión.
