Electricidad Estática Energía Potencial Electrostática Voltaje

Transcripción

1 Static Electricity 1 Static Electricity 2 Electricidad Estática Ideas: Carga y Electricidad Estática Energía Potencial Electrostática Voltaje Rice Krispies Electrizados! Static Electricity 3 Qué es la electricidad? Static Electricity 4 Pregunta Inicial Una mujer frota sus piés en un tapete y dá un choque eléctrico a su gemela idéntica. Si la gemela también se frota los piés en el tapete antes de ser tocada, el choque eléctrico será: A. Mayor. B. Menor. C. Igual. Static Electricity 5 Observaciones respecto a la Electricidad Estática La electricidad estática se dá en cuerpos no metálicos Los cuerpos con electricidad estática se atráen o se repelen La electricidad estática produce choques La electricidad estática puede hacerte parar el pelo Static Electricity 6 Carga Eléctrica (Parte 1) Hay dos tipos: positiva & negativa Cargas iguales se repelen, opuestas se atraen Las fuerzas consisten en pares: Cada carga empuja o hala a la otra Las fuerzas son de igual magnitud y sentido contrario Las fuerzas aumentan si la distancia que separa las cargas disminuye La carga se mide en coulombs 1

2 Static Electricity 7 Las denominaciones positiva y negativa se deben a Benjamin Franklin protones, positrones, electrones, muones, La Carga viene en unidades fundamentales de Coulombs Static Electricity 8 Carga Eléctrica (Parte 1) La carga se conserva La carga está cuantizada Una carga fundamental es coulomb La carga es una propiedad intrínseca de la materia Los electrónes tienen carga negativa Los protones tienen carga positiva Cada uno tiene una carga fundamental Static Electricity 9 Fuerzas entre Cargas Static Electricity 10 Carga Neta Dependen de la carga Cargas Iguales se Repelen Y la Distancia F 1/r 2 La carga neta es la suma de cargas de un cuerpo La mayoría de los cuerpos tienen cero carga neta ( son neutros) Los cuerpos neutros contienen igual cantidad de cargas positivas y negativas Cargas opuestas Se atraen Static Electricity 11 Carga por frotamiento antes después Static Electricity 12 Pregunta Inicial (revisitada) Una mujer frota sus piés en un tapete y dá un choque eléctrico a su gemela idéntica. Si la gemela también se frota los piés en el tapete antes de ser tocada, el choque eléctrico será: A. Mayor. B. Menor. C. Igual. 2

3 Static Electricity 13 Voltaje Static Electricity 14 Voltaje La carga produce una energía potencial electrostática El voltaje mide la energía potencial electrostática por unidad de carga Aumentar el voltaje de una carga positiva requiere trabajo Bajar el voltaje de una carga negativa requiere trabajo El voltaje se mide en joules/coulomb o voltios Static Electricity 15 Cargando Cuerpos Static Electricity 16 Descargas Eléctricas Las cargas iguales se separan siempre que sea posible Se dispersan en el exterior de un conductor Se acumulan en las puntas o cables delgados La capacidad de carga está limitada por el escape de las cargas La repulsión severa lleva a la descarga corona Las cargas se brincan a las moléculas de aire y escapan Las moléculas de aire con frecuencia resplandecen durante una descarga corona Si se dá la ionización, se forma una chispa o arco Click me Static Electricity 17 Polarizando Cuerpos Las cargas cercanas pueden mover las cargas de un cuerpo Cuando se esparce un polvo, cargado negativamente, sobre una pared: Las cargas positivas en la pared se mueven hacia el polvo Las cargas negativas en la pared se alejan del polvo La pared se polariza electricamente Las partículas de polvo cargadas se pegan de las paredes, la ropa y superficies en general Static Electricity 18 Polarizando cuerpos: Click me 3

4 Static Electricity 19 Hay una forma diferente de pensar acerca de las fuerzas sobre las cargas Campos Eléctricos Potenciales Static Electricity 20 Campo Electrico (Parte 1) Hay dos formas de describir las fuerzas sobre cargas: Carga/Carga: La Carga 1 actúa directamente sobre la Carga 2 Carga/Campo/ /Campo/Carga: La Carga 1 crea Campo Eléctrico El Campo Eléctrico actúa sobre la Carga 2 Los Campos Eléctricos son Reales! Static Electricity 21 Campo Eléctrico (Parte 1) Un campo eléctrico es una estructura en el espacio que actúa sobre las cargas eléctricas La magnitud del campo es proporcional a la magnitud de la fuerza en una carga de prueba La dirección del campo es la dirección de la fuerza en una carga de prueba positiva Static Electricity 22 Gradientes de Voltaje y Campos Electricos Los cuerpos siempre se aceleran de tal forma que su energía potencial total se reduzca de la manera más rápida posible Una carga Tiene una energía potencial total proporcional al voltaje Tal qué se acelera hacia voltajes menores Pero también se acelera en presencia de un campo eléctrico Entonces: Los gradientes de voltaje son campos eléctricos! Static Electricity 23 Campos Eléctricos Static Electricity 24 Dentro y Alrededor de los Metales Las cargas se pueden mover dentro de los metales Se mueven para minimizar la energía potencial Le dan al metal un voltaje uniforme Por tanto: No hay campo eléctrico dentro de un metal Sinembargo, fuera de los metales Las cargas no se pueden mover tan fácil Entonces el voltaje varía con la posición Y existen campos eléctricos 4

5 Static Electricity 25 Descarga por Efecto Corona En el exterior de un conductor cargado, delgado o puntudo El voltaje puede variar rapidamente con la posición Entonces el campo eléctrico es muy fuerte Y puede empujar las cargas hacia las moléculas de aire que pasen cerca Este proceso de cargar el aire es una descarga por efecto corona El aire cargado permite que las cargas eléctricas se muevan Las descargas por Efecto Corona disipan electricidad estática Static Electricity 26 Descargas por efecto corona Fuego de San Telmo Tubo de descarga Static Electricity 27 Static Electricity 28 Los potenciales que cambian rápidamente generan campos eléctricos MUY fuertes! Qué hace un pararrayos? Static Electricity 29 Pregunta: Static Electricity 30 Los Fotoconductores Como funciona un pararrayos? Son aislantes en la oscuridad Pero pueden conducir electricidad al ser iluminados (A)Atrae los rayos (B)Crea un campo eléctrico muy grande y disipa carga del edificio (C)Repele los rayos 5

6 Static Electricity 31 El Inventor Static Electricity 32 El Proceso Xerográfico Chester F. Carlson Born Feb Died Sep Electrophotography Electrophotography (Xerox) / Instant Copying Patent Number(s) 2,297,691 Static Electricity 33 El Proceso de Fotocopiado Static Electricity 34 La Estructura de la Fotocopiadora Click me please Static Electricity 35 Y la Impresora Laser Static Electricity 36 6