Secundaria Conceptos BASICOS electricidad.

[jackG]

Hola a todos,
Hace años que no toco el tema de electricidad y tengo algunas dudas.


El potencial eléctrico es el trabajo trabajo que debe realizar un elemento para transportar un carga positiva negativa de un punto a otro. Pero ahora bien, en los extremos de las pilas hablamos de que existe una diferencia de potencial. La diferencia de potencial, exactamente qué és? Hay más electrones en un extremo que en otro o qué? Qué extremo és el polo + y cuál el menos? Toda la vida hablando de diferencia de potencial y el concepto claro no lo tengo.

Después, el corriente eléctrico son un conjunto de electrones que se mueven a traves de un conductor, pero como se mueven a través de este?

Más cosas. En los circuitos en serie la intensidad, es decir, la cantidad de carga que circula por una unidad de superficie y tiempo, es constante. En paralelo no. La teoria ya me la sé, pero hay una explicación razonable a este hecho?

Seguiré mañana para no molestaros por mi ignoracia tanto rato seguido.

Un saludo.

[polonio]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Hola a todos,
Hace años que no toco el tema de electricidad y tengo algunas dudas.


El potencial eléctrico es el trabajo trabajo que debe realizar un elemento para transportar un carga positiva negativa de un punto a otro. Pero ahora bien, en los extremos de las pilas hablamos de que existe una diferencia de potencial. La diferencia de potencial, exactamente qué és? Hay más electrones en un extremo que en otro o qué? Qué extremo és el polo + y cuál el menos? Toda la vida hablando de diferencia de potencial y el concepto claro no lo tengo.

El potencial electrostático se puede definir como el trabajo por unidad de carga para formar una distribución de carga trayéndola desde el infinito. Vale, esa es una definición buena. Piensa que el campo eléctrico es la fuerza eléctrica por unidad de carga, así que la diferencia de potencial es el trabajo por unidad de carga que hace la fuerza eléctrica: $dV=\vec{E}\cdot\vec{dr}=\frac{\vec{dF}}{dq}\cdot\vec{dr}$. Así, si tuvieses que transportar una carga unidad, el campo eléctrico hace un trabajo igual a la diferencia de potencial.

Después, el corriente eléctrico son un conjunto de electrones que se mueven a traves de un conductor, pero como se mueven a través de este?

Una corriente es carga moviéndose, no sólo electrones, hay muchos tipos de carga que pueden moverse. Por ejemplo iones (aniones y cationes) en una pila,...

Más cosas. En los circuitos en serie la intensidad, es decir, la cantidad de carga que circula por una unidad de superficie y tiempo, es constante. En paralelo no. La teoria ya me la sé, pero hay una explicación razonable a este hecho?

Claro, piensa en la corriente eléctrica que pasa por un circuito como en una corriente de agua por una acequia. Si "empalmas" una acequia seguida (en serie) la corriente de agua que circula es la misma aunque sea más ancha o más estrecha la nueva acequia que has empalmado (circulará más rápido o más lento, pero la misma cantidad por unidad de tiempo). Si bifurcas la acequia en dos acequias (en paralelo), la corriente inicial la divides en entre las dos nuevas acequias, con lo que ahora hay menos corriente por cada una (y la suma de las dos es la que venía por la acequia inicial).

[jackG]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Me has aclarado las dos últimas pero la primera no.

No me preocupa definirlas, me preocupa la cuestión de concepto. Yo entiendo el campo electrico como una perturbación, es decir, el hecho de que existan dos particulas con carga determina un campo.

La energia potencial electrica es una energia, pero no se como interpretarla.
La energia potencial gravitatoria es una energia que tiene un cuerpo por el hecho de estar a una altura determinada = mgh.
Pero la energia potencial electrica como la interpreto? Si hay un sistema de dos cargas la energia potencial que tiene cada carga en cada punto determinado es E= KQq/r. Podria entender que la energia potencial electrica es la energia que tiene una particula por el hecho de estar a una distancia determinada de otra carga electrica?

Y el potencial electrico. Este tambien es una energia, pero en que se diferencia del anterior? en la formula sale una carga sola =KQ/r.


Y lo que creo más importante de todo, en una pila. Se habla de que entre sus polos hay una diferencia de potencial, pero que hay en cada polo de la pila que favorece el paso del corriente cuando se conecta a un conductor y que este paso de corriente se termina cuando la diferencia de potencial es 0? Qué es lo que hay de diferente en cada polo de la pila que hace que haya potenciales diferentes?

[Entro]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Me has aclarado las dos últimas pero la primera no.

No me preocupa definirlas, me preocupa la cuestión de concepto. Yo entiendo el campo electrico como una perturbación, es decir, el hecho de que existan dos particulas con carga determina un campo.

Para que exista un campo basta con que tengas una carga.

La energia potencial electrica es una energia, pero no se como interpretarla.

Pues es como todas las energías potenciales, es la energía que tiene un sistema de cargas en una determinada configuración espacial. Su interpretación es como se ha dicho, el trabajo que necesitamos para mover una carga desde el infinito a un determinado punto.

La energia potencial gravitatoria es una energia que tiene un cuerpo por el hecho de estar a una altura determinada = mgh.

Respecto a la tierra, es decir, la energía potencial siempre es una energía de un sistema en si y no de sus constituyentes elementales.

Pero la energia potencial electrica como la interpreto? Si hay un sistema de dos cargas la energia potencial que tiene cada carga en cada punto determinado es E= KQq/r.

Cada carga no, esa es la energía potencial de una configuración de dos cargas separadas una distancia r.

Podria entender que la energia potencial electrica es la energia que tiene una particula por el hecho de estar a una distancia determinada de otra carga electrica?

No, del sistema como hemos comentado.

Y el potencial electrico. Este tambien es una energia, pero en que se diferencia del anterior? en la formula sale una carga sola =KQ/r.

Es simplemente la energía potencial por unidad de carga.

Y lo que creo más importante de todo, en una pila. Se habla de que entre sus polos hay una diferencia de potencial, pero que hay en cada polo de la pila que favorece el paso del corriente cuando se conecta a un conductor

Pues en cada lado hay un exceso de cargas positivas (iones positivos) y en el otro exceso de cargas negativas (iones negativos). Por lo cual, cuando conectamos un conductor aparece un campo electrico en su interior que mueve los electrones del polo negativo hacia el positivo.

y que este paso de corriente se termina cuando la diferencia de potencial es 0? Qué es lo que hay de diferente en cada polo de la pila que hace que haya potenciales diferentes?

Porque potencial cero se llega cuando el numero de cargas positivas y negativas se igualan en ambos extremos de la pila.

[jackG]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Muchas gracias, sólo un par de cosas más.

El potencial es la energia potencial por unidad de carga. Por tanto es la energia potencial que tendria el sistema si a una distancia r respecto una particula cargada ponemos otra carga de 1C, no?


Como se calcula los potenciales iniciales que hay en cada polo de la pila? V= KQ/d, K es la constante, Q la carga total, pero la d, cuál es? la distancia respecto el otro polo? Y po último, el exceso de cargas negativas va pasando al polo positivo y ahí se quedan, no? no se vuelven a mover al negativo, me refiero? La corriente se termina cuando ha migrado el suficiente número de cargas del polo negativo al positivo tal que diferencia V=0

[chap]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Y po último, el exceso de cargas negativas va pasando al polo positivo y ahí se quedan, no? no se vuelven a mover al negativo, me refiero? La corriente se termina cuando ha migrado el suficiente número de cargas del polo negativo al positivo tal que diferencia V=0

Hola a todos. Para jackG : Para tener corriente en un conductor común
(que posee resistividad mayor que cero) necesitas algo que aporte
energía. Comparemos dos objetos que pueden aportarla, una pila y un
capacitor previamente cargado. En este último sucede más o menos lo que
expresas en la cita que incluí en este mensaje. Si unes con un conductor
los terminales de un capacitor cargado, las cargas migran de una placa a
la otra y ahí se quedan (así lo aceptaremos pues discutir lo que ocurre en
el medio que separa a las placas excede nuestra intención actual).
Mientras la migración se desarrolla disminuye gradualmente la diferencia
de potencial entre los terminales del capacitor, es decir se descarga poco
a poco. Si en lugar de un capacitor utilizas una pila tienes un sistema
iónico dentro de ella (estudiado por la electroquímica). Como te han
comentado, los iones también participan en corrientes eléctricas y tienes
dentro de la pila una corriente cuyo valor iguala al valor de la corriente
que circula por el conductor (pila y conductor se comportan en ese
sentido como un circuito serie).

Vayamos ahora en busca de un estímulo intuitivo para amigarnos con el
concepto de diferencia de potencial. Dentro de un recinto hacemos el
mejor vacío permitido por la física y pedimos a alguien que nos ayude,
creando condiciones dentro del recinto sin que nosotros sepamos. La
persona nos informa que ha creado una condición invisible pero real dentro
del recinto. Nuestra tarea es descubrirla. Hacemos pruebas y finalmente
en una de ellas descubrimos que sobre un objeto cargado eléctricamente
aparece una fuerza cuando lo introducimos dentro del recinto. Entonces
sabemos que la condición creada es un campo eléctrico. Con nuestra
carga de prueba podemos averiguar la geometría del campo, es decir la
forma de sus líneas de campo (que antiguamente eran denominadas líneas
de fuerza). Supongamos que la persona tuvo la gentileza de crear un
campo sencillito, con líneas rectas que van de una pared del recinto a la
pared que la enfrenta. Pero nuestra carga de prueba aporta un campo
que se suma vectorialmente con el campo que la persona nos dejó. Si la
carga de prueba es muy grande su campo propio influirá mucho en el
campo resultante y no podremos conocer bien el campo dejado por la
persona que nos ayuda. Entonces intentamos reducir todo lo posible
nuestra carga de prueba, hasta el límite permitido por el instrumento que
usamos para medir la fuerza que aparece sobre ella. Notamos que con
carga más pequeña aparece menos fuerza. ¿Significa eso que cada vez
que reducimos nuestra carga de prueba se debilita el campo que la otra
persona dejó? Sabemos que no, pues la ley de Coulomb informa que una
carga de prueba n veces menor experimentará una fuerza n veces menor
si el campo presente en el recinto se mantiene constante. Entonces el
campo que dejó la otra persona sigue existiendo aunque nuestra carga de
prueba se reduzca. Hasta aquí no salimos de las operaciones empíricas,
es decir de lo que puede ser observado en los experimentos. Si ahora
pasamos al ámbito teórico podemos preguntar lo siguiente. ¿Qué conviene
más? ¿Suponer que el campo deja de existir cuando la carga de prueba
tiende a cero, o suponer que existe independientemente de usar o no una
carga de prueba y en consecuencia existe aunque ninguna carga de
prueba esté presente? Tomar una decisión de esta índole es proponer una
hipótesis.

La hipótesis de la existencia autónoma del campo (es decir admitir que
para existir y ocupar una región del espacio no necesita carga presente
ante el observador) es conveniente y muy fructífera. Ha sustentado las
investigaciones experimentales de Faraday y los desarrollos teóricos de
Maxwell. En Electrodinámica ha permitido explicar por qué la luz puede
atravesar el vacío (muy básicamente a la luz podemos concebirla como
una porción de campo autónomo que transporta energía, cantidad de
movimiento y otras propiedades físicas). En teoría gravitatoria la idea de
un campo autónomo ha evolucionado en medio de discusiones, pero ha
sido esencial para abandonar la idea mezquina de una gravedad que
sólo existe cuando hay objetos masivos presentes ante el observador.

Diferencia de potencial entre dos puntos de un campo : Intuitivamente
puedes considerarla una medida de lo potente que es el campo. Con
un campo eléctrico débil puedes acelerar un objeto cargado hasta el
99,9999999999999999...... % de la velocidad de la luz si la carga puede
recorrer dentro de ese campo un camino muy largo. Pero con un campo
menos débil puedes lograr lo mismo en un recorrido más corto. En ese
sentido el campo menos débil es más potente. Y una diferencia de
potencial grande corresponde a un campo potente en la zona comprendida
entre los puntos donde defines la direrencia de potencial. Los fenómenos
astrofísicos ocurren a lo largo de caminos muy extensos comparados con
los caminos que podemos trazar dentro de dispositivos técnicos aquí en
la Tierra. Es decir que cósmicamente campos de intensidades modestas
pueden acelerar mucho a las partículas. En el LHC el camino que permite
acelerar partículas no tiene longitud astronómica. Por eso la instalación
utiliza campos muy intensos, para lograr aceleraciones comparables
con las aceleraciones de partículas en los fenómenos astrofísicos.

Mi mejor saludo para todas las personas que frecuantan el foro.

[polonio]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Muchas gracias, sólo un par de cosas más.

El potencial es la energia potencial por unidad de carga. Por tanto es la energia potencial que tendria el sistema si a una distancia r respecto una particula cargada ponemos otra carga de 1C, no?

Pues sí. La energía potencial que sufre una carga puntual $q$ es la posición $\vec{r}$ es: $U(\vec{r})=qV(\vec{r})$.

Como se calcula los potenciales iniciales que hay en cada polo de la pila? V= KQ/d, K es la constante, Q la carga total, pero la d, cuál es? la distancia respecto el otro polo? Y po último, el exceso de cargas negativas va pasando al polo positivo y ahí se quedan, no? no se vuelven a mover al negativo, me refiero? La corriente se termina cuando ha migrado el suficiente número de cargas del polo negativo al positivo tal que diferencia V=0

Ten en cuenta que una pila o cualquier generador, en general, es un sistema que separa cargas gracias a fuerzas no eléctricas (por ejemplo, químicamente, mecánicamente por rozamiento, por variación de flujo magnético,...). Y así (por tener las cargas separadas en los polos) es capaz de hacer un trabajo por unidad de carga para producir una corriente (es lo que se llama fuerza electromotriz). Al tener las cargas separadas hay un campo eléctrico dentro del generador en sentido opuesto a la corriente (pues hay una diferencia de potencial, que es de la que tú hablas, entre los polos). Cuando se produce una corriente al cerrar el circuito, las cargas que tenía separadas el generador van equilibrándose (viajando por el circuito hasta el otro polo: la corriente) y se va gastando la pila (a menos que la recarguemos químicamente, mecánicamente,...).

Puedes calcular la diferencia de potencial entre los polos a partir de la fuerza electromotriz de la pila, la corriente que produce y las resistencias tanto del circuito como la interna del propio generador.

[jackG]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

Los puntos en que el potencial electrico i el campo electrico se anulan no tienen porque coincidir no? La diferencia a no ser que sea r=1 y q2=1 hará que en la mayoría de los casos no coincidan, cierto?

[polonio]

Re: Conceptos BASICOS electricidad.

No, no tienen por qué coincidir en absoluto.

Ten en cuenta que el potencial es un escalar que depende de las cargas (escalares y que pueden ser positivas o negativas) y de las distancias (siempre positivas y escalares). Así que para el potencial sumamos escalares.

Mientras que el campo eléctrico es un vector y depende de las cargas (escalares) y de las posiciones (que son vectores). Así que sumamos vectores.

Donde se anule el potencial no tiene por qué anularse el campo y viceversa.