CIRCUITOS.

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Sus partes son: 

• Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
• Nodo: Puntos de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nuevo nodo, puesto que se puede considerar como un mismo nodo en A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (V_A - V_C = 0).
• Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
• Malla: Cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
• Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
• Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:

Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito eléctrico. Estas son:

• Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un nodo deben ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.
• Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe ser 0.
• Ley de Ohm: La tensión en una resistencia es igual al producto del valor dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella.
• Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia.
• Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirán un sistema de ecuaciones lineales que pueden ser resueltas manualmente o por computadora.

 

Circuito en serie

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos los cuales estan unidos para un solo circuito (generadores, resistencias,condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida del dispositivo uno se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por variaspilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

LENTES.

Las lentes.

Son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Las lentes más comunes están basadas en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios. El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular. Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.

En astrofísica es posible observar fenómenos de lentes gravitatorias, cuando la luz procedente de objetos muy lejanos pasa cerca de objetos masivos, y se curva en su trayectoria.

TIPOS DE LENTES.

Lente convergente
son más gruesos en el centro que en los bordes, su curva convexa (acoplamiento) es más pronunciada que la curva cóncava (base interna).

• Cuando se mueve una lente positiva, el objeto se mueve en la dirección opuesta.
• El centro óptico de una lente positiva coincide con espesor más grueso.
• Cuando miramos a la cara de una persona, te darás cuenta de que el objetivo será aumentarel tamaño de los ojos.

LENTES DIVERGENTES
son más delgadas en el centro que en los bordes, su curva convexa (acoplamiento) es menos pronunciada que la curva cóncava (base interna).

• Cuando se mueve una lente negativa, objetos que se mueven en la misma dirección.
• El centro óptico de una lente negativa situada en su punto más delgado.
• Cuando miramos a la cara de una persona, te darás cuenta de que el objetivo reducirá el tamaño de los ojos.

OPTICAL CENTER
es el punto más grueso de una lente positiva y más delgado lente de un negativo , donde el haz pasa a través sin sufrir desviación, y debe colocarse en el centro geométrico de la pupila del usuario.

Tipos de lentes para la superficie de las lentes de la superficie son clasificados como lentes cilíndricas o esféricas. Explicando de manera más sencilla, la lente cilíndrica utilizado para corregir problemas de astigmatismo. Para todos los otros errores refractivos, la lente es de tipo esférico. Sin embargo, si una persona sufre de astigmatismo en combinación con cualquier otra ametropía, la lente es esférica, cilíndrica.

Como el campo de visión se refiere al número de la lente focal que puede tener uno, o como muchos campos de visión que pueden poseer. Las lentes oftálmicas lentes se dividen en lentes simples (o monofocal) y el compuesto (o multifocales).

Monofocales
lentes de visión única son los destinados a un campo de visión.

Multifocal
La forma multifocal dos o más campos de visión, con diferentes distancias focales, bifocales, trifocales clasificados o progresistas. Son como dos o más lentes simples conjuntamente en una secuencia, donde se utiliza una porción para la visión de distancia y otro para la visión de cerca. La más refinada de la lente multifocal es, la incomodidad del usuario debido a la menor disminución de salto de imagen y llama aberración cromática. imagen de salto está causada por la diferencia entre el efecto prismático utilizado parte para ver de lejos y el segmento (nombre dado a una parte de la lente que está destinado para la visión de cerca), cuyos centros ópticos se colocan normalmente muy distantes, causando un cambio en la posición de la imagen entre la visión a distancia y la visión de cerca. Con el desarrollo de tipos de segmentos donde la demanda es más cerca de los centros ópticos, así como el desarrollo de las lentes progresivas enfocar el problema del salto de imagen se ha resuelto satisfactoriamente.

Bifocal:
lentes son dos campos de visión, una para lejos y cerca al otro, separados por una línea divisoria visible. Son utilizados por las personas que tienen presbicia (la falta de visión de cerca).

Multifocal progresiva:
Estos son lentes con múltiples campos de visión, es decir, para cerrar y también para media distancia, pero que muestra una línea divisoria, proporcionando un mayor confort para el usuario.

VOLTA Y LA RANA

Volta y la rana.
Quien tuvo la culpa de la construcción de la primera pila eléctrica no fue un hombre, sino una rana. Más concretamente, la pata diseccionada de una rana.
Érase una vez, allá por el año 1786, que un italiano de nombre Luigi Galvani se divertía realizando experimentos en su laboratorio. Un día Galvani observó que una pata de rana diseccionada se contraía cuando se la colocaba cerca de un generador electrostático. Galvani, intrigado, continuó investigando este fenómeno tan sorprendente. A su nuevo vástago lo bautizó con el nombre de electricidad animal.
Los trabajos de Galvani sobre el efecto de la electricidad sobre la pata de esa anónima rana llamaron la atención de otro italiano, Alejandro Volta. Para Volta las contracciones de la rana no eran nada extraordinario, ningún tipo de electricidad distinta a la ya conocida. Simplemente, los nervios y músculos de la rana se comportaban como un aparato extremadamente sensible capaz de detectar corrientes eléctricas muy débiles, mucho más que las medibles con el instrumental de entonces. Como prueba de sus ideas Volta inventó la primera batería eléctrica práctica, que describió en una carta a la prestigiosa Royal Society, en 1800. La batería de Volta estaba compuesta por dos células de materiales metálicos diferentes, tales como hojalata y zinc, separados por discos de cartón humedecidos y conectados en serie. Una combinación de estas células componían la batería y su potencia dependía del número de células utilizadas.
De este modo se construyó el primer generador de corriente continua, que dejó arrinconados en una esquina del laboratorio de física los generadores electrostáticos que producían las habituales descargas de alto voltaje. En homenaje eterno a la figura que nos permitió domesticar la electricidad se le puso el nombre de voltio a la diferencia de potencial eléctrico que se mide en un circuito y, en particular, a la de los extremos de una pila eléctrica.
Un claro ejemplo de chauvinismo humano porque quien debió llevarse los honores era la pobre y mutilada ranita.

CAMPOS MAGNÉTICOS Y HERTZ.

Magnetismo

Los imanes naturales o artificiales (como los electroimanes), al igual que los campos magnéticos generados por ellos u otros cuerpos, como la Tierra, son objeto de estudio del magnetismo.

Por otra parte, también se conoce con el nombre de magnetismo al conjunto de propiedades que poseen los imanes. Estos cuerpos se encuentran en estado natural en algunas piedras denominadas magnetitas. Estas piedras pueden magnetizar a algunos cuerpos (especialmente de hierro), al colocarlos en contacto con ellos durante tiempos prolongados.

Uno de los fenómenos más curiosos y llamativos del magnetismo, está constituido quizás por lo que ocurre con las brújulas, cuya aguja se orienta permanentemente en dirección norte. Esto se debe a que la Tierra en su conjunto, posee una gran cantidad de minerales, hecho que sumado al giro rotacional del planeta, hace que éste se comporte como un gigantesco imán natural, lo que influye en las comunicaciones y en algunas trayectorias de aeronaves.

Fuerzas Magnéticas

El movimiento de un imán puede producir una corriente eléctrica. Si la corriente eléctrica crea un campo magnético, en forma inversa, el campo magnético puede producir una corriente inducida. Es el principio de la inducción electromagnética de Michael Faraday.

Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo

Reseña histórica del Magnetismo

El estudio del magnetismo se remonta a la época antigua. Los griegos encontraron, en la ciudad de Magnesia, unas piedras que llamaron magnetitas y observaron que eran capaces de atraer trozos de hierro. A estas piedras, se les denominaron imanes naturales. Se dieron cuenta, además, que al disponer los imanes de diferentes maneras, éstos podían atraerse o repelerse, y descubrieron su propiedad de polaridad.

Polos Magnéticos

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.

Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.

 

¿COMO HACER UNA PILA CASERA DE LIMONES?

¿Cómo se hizo la pila casera?

Materiales:

-Dos limones.

-Caimanes (2).

-Cobre suelto (1).

-Zinc (2).

-Un recipiente.

-Una tarjeta musical o foco para comprobar que funciona.

Procedimiento:

Se van a colocar en el recipiente los dos limones, y a cada uno de ellos se les va a hacer una incisión en dos de sus lados, y en esas partes se les colocara zinc y cobre, respectivamente, después se unirán la parte de zinc con la de cobre a través de un cable y los que quedaron solos de cada parte del limón se unirán a los caimanes, que son los que le pasaran la corriente al reloj. El polo negativo será el del zinc y el positivo el del cobre.

¿Qué es una pila?

Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo.

La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.

Principio de funcionamiento

Aunque la apariencia de cada una de estas celdas sea simple, la explicación de su funcionamiento dista de serlo y motivó una gran actividad científica en los siglos XIX y XX, así como diversas teorías.

Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de iones.

Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.

Como puede verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente.

¿Por qué mi pila es una pila?

Como ya se explicó en “Principio de Funcionamiento” La pila tiene dos electrodos metálicos que en este caso serían los dos pedazos de cobre y tienen también un electrolito que en este caso sería el limón que produce un flujo libre de electrones que va de uno de los electrodos al otro produciendo una oxido-reducción que permite a los electrones viajar a través de los cables y suministrar energía a cualquier dispositivo, el flujo de electrones se debe a que los electrodos que es el cobre y el metal tienen diferentes valores de potencial eléctrico lo que permite que uno se oxide perdiendo electrones y el otro reduzca ganando electrones. Una vez llegados los electrones al cátodo que es el electrodo que se reduce, viajan a través de este cableado generando corriente eléctrica. (Ya cuando ambos actúan y pasan electrones sobrantes del ánodo al cátodo).

LAS CARGAS ELÉCTRICAS, PILAS ELÉCTRICAS Y CORRIENTES ELÉCTRICAS.

LAS CARGAS ELÉCTRICAS.

Son partículas que ejercen fuerzas atractivas y repulsivas entre ellas. Por ser partículas, tienen una masa que se opone a ser acelerada por fuerza alguna, y sufre la atracción gravitacional del centro de la Tierra, como todos los demás cuerpos sobre la superficie del mundo.

Se dividen en dos tipos diferentes: las cargas positivas y las cargas negativas. Una positiva y una negativa se atraen entre sí. Si se atraen, deben ser de distinta carga.

Las cargas negativas: Repelen a las cargas negativas. 

Las cargas positivas: También se repelen entre sí.

Si encontramos una carga desconocida, para preguntarle su tipo de carga le acercamos una carga positiva. Si se aleja la carga desconocida de la carga positiva es porque se trata de una carga positiva; si la carga —antes desconocida— es atraída por la carga positiva sabremos en ese momento que es negativa.

Si una partícula no se aleja ni se acerca de una carga positiva, entonces no es una carga sino una partícula neutra.

Estoy suponiendo aquí que para alejarse o acercarse estas partículas están en libertad de moverse, no están sujetas por otra fuerza eléctrica o de otro tipo.

La fuerza eléctrica entre cargas se llama fuerza de Coulomb.

Y es directamente proporcional a las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. Es decir, al aumentar una carga, 2, 3, 4, etc., veces en el mismo lugar, la fuerza aumenta 2, 3, 4, etc., veces. Al incrementar la distancia entre las cargas 2, 3, 4, etc. veces, la fuerza disminuye de tamaño a 1/4, 1/9, 1/16, etc. de su tamaño original, porque 4 es el cuadrado de 2, 9 es el cuadrado de 3, 16 es el cuadrado de 4, y así sucesivamente. Con ayuda de símbolos, si F representa la fuerza, q la carga, R la distancia y una A constante, entonces la relación entre la fuerza, la carga y la distancia, se representa por la ecuación

F = A X q/R²,

donde la X representa la operación de multiplicar y / la operación de dividir.

La constante A es proporcional a la otra carga diferente de q.

El campo eléctrico. 

Se refiere a la fuerza por unidad de carga que se sentiría al colocar en un punto a una carga. En cualquier punto de la vecindad de una carga hay un campo. Ese campo se convierte en una fuerza hasta que colocamos una carga. Mientras no hay una carga el campo no produce fuerza. En ausencia de carga ese campo sólo puede ser observado cuando produce efectos luminosos, como más adelante veremos.

Si unimos varias cargas pueden formarse partículas neutras a condición de tomar la misma cantidad de carga positiva que de carga negativa. Las partículas neutras tienen una compensación casi total de la fuerza eléctrica positiva con la negativa. Digo casi total porque las dos cargas no están situadas en el mismo lugar y la pequeña diferencia de localizaciones produce un efecto medible llamado dipolar porque reconoce dos centros diferentes.

Sabemos ahora que todas las sustancias están formadas por cargas, pero generalmente esas sustancias las observamos en forma neutra con un equilibrio de carga positiva y negativa.

La partícula más pequeña de una sustancia es una molécula. Y también las moléculas de una sustancia son iguales entre sí. Hay millones de sustancias diferentes y todas tienen moléculas diferentes, pero estos millones de moléculas están formadas por un poco más de sólo cien tipos diferentes de átomos de los elementos químicos. Las combinaciones de átomos en proporciones diferentes son las que producen la gran variedad de moléculas.

Cada átomo está formado por un núcleo pesado de carga positiva el cual se halla rodeado por una nube ligera de cargas negativas, los electrones. Todos los electrones tienen la misma carga y el mismo peso, todos parecen iguales entre sí. El núcleo de carga positiva de este átomo está formado de protones y neutrones. Los protones son cargas positivas, y los neutrones —su nombre lo dice— son partículas neutras. En un átomo hay el mismo número de protones y de electrones, y entonces es neutro.

El protón tiene la misma cantidad de carga que el electrón pero positiva. Por otra parte, los protones y neutrones son mucho más pesados que los electrones —más de mil ochocientas veces—, pero los pesos de un protón y de un neutrón son casi iguales entre sí.

Se observa aquí una aparente falta de simetría en la naturaleza. Electrones y protones con la misma carga pero con masas tan diferentes. La simetría se recupera cuando encontramos los positrones, electrones positivos con igual masa que el electrón. Asimismo se encuentran los negatones, protones negativos con igual masa que el protón. Pero ni aun esto recupera del todo la simetría del mundo, puesto que los protones y electrones, con sus masas tan diferentes, son los que dominan por su gran número todas las sustancias observadas. Los positrones y negatones son excepciones del Universo que contemplamos.

En un átomo la carga total se anula o neutraliza porque el número de electrones es igual al de protones.

¿Por qué todos los electrones tienen la misma carga? ¿Por qué los protones tienen el mismo valor de carga, con distinto signo? No hay una respuesta fácil a estas preguntas; formulamos tan sólo el hecho sin pretender aquí una respuesta. Nótese que aunque en valor absoluto las cargas de electrón y protón sean iguales, sus masas sin embargo son muy diferentes, casi dos mil veces. 

LA PILA ELÉCTRICA.

Es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo.

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LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre de polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de energía electromotriz (FEM) Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere.