POTENCIAL ELÉCTRICO
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.
Matemáticamente se expresa por:
V=w/q
Considérese una carga puntual de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba 
localizada a una distancia r de una carga q.
localizada a una distancia r de una carga q.ENERGÍA POTENCIAL
En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra 
o 
.
o .La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
Ejemplo:3.- una maceta se cae de un balcón a una velocidad de 9.81 m/s adquiriendo una energía cinética de 324 ..cuál es su masa?
Ek=0.5*m*v^2 => 324=0.5*m*(9.81)^2
324/(0.5*96.23) = m
6.73 = m
La maceta debe pesar aprox 6.73 kg.
Ek=0.5*m*v^2 => 324=0.5*m*(9.81)^2
324/(0.5*96.23) = m
6.73 = m
La maceta debe pesar aprox 6.73 kg.
FUERZA ELÉCTRICA
Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.
La fuerza entre dos cargas se calcula como:Fe= kq1 q2/d2
q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2
d = Distancia de separación entre las cargas
Fe = Fuerza eléctrica
La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.
d = Distancia de separación entre las cargas
Fe = Fuerza eléctrica
La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.
Ejemplo:
· Un ejemplo del trabajo mecánico contra las fuerzas eléctricas.
ELECTROSTÁTICA
La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos producidos por distribuciones de cargas eléctricas, esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado.
La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atraen pequeños trozos de papel o pelo, por ejemplo un globo inflado que previamente se ha frotado con un paño seco.
Ejemplo:
· La electrostática es la enérgica eléctrica estática como la misma palabra lo dice... tu mismo puedes producir electrostática, frota tu mano a una alfombra y después sientes como tienes una carga e letrica casi mágica en tus manos.
· otra forma de hallarla es cuando apagas un televisor de los viejos y le pones la mano.
ESPECTROSCOPIA
La espectroscopia —también pronunciada espectroscopia— es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante. Tiene aplicaciones en química, física y astronomía, entre otras disciplinas científicas.
El análisis espectral en el cual se basa, permite detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda, y relacionar éstas con los niveles de energía implicados en una transición cuántica.
Existen tres casos de interacción con la materia:
Ejemplo:
GENERADOR DE VAN DE GRAAFF
Es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 mega voltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.
Ejemplo:
· Las cargas positivas se mueven en dirección contraria al campo eléctrico.
Supongamos una esfera de 40 cm de radio. Comprobar que
- La capacidad de la esfera C=4p e0R. es 44.4 pF
- La carga máxima que puede acumular es Q=53.3 mC hasta que se produce la ruptura dieléctrica (el campo eléctrico límite es de 3.0 106 V/m)
- El máximo potencial V es de 1.2 millones de volts.
DIFERENCIA DE POTENCIAL
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de la propia fuente< de fuerza electromotriz.
Formula:diferencial de potencial E[voltios]= trabajo trabajo w \ carga Q
Ejemplo:La energía adquirida por un electrón que es acelerado una diferencia de potencial de 1 volt, se denomina "electrón-volt" . Si hay 6,28 X 1018 electrones en 1 coulomb de carga, ¿cuál es la cantidad de trabajo (energía) representado por 1 electronvoltio (1 ev)?
SOLUCION. La carga de 1 electrón es 1/6,28 x 1018 coulomb.
MATERIAL DIELÉCTRICO
Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que se pueden utilizar como aislantes eléctricos.
Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.
Ejemplos:
En la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. Tenemos k para los siguiente dieléctricos: vacío tiene k = 1; aire (seco) tiene k = 1,00059; teflón tiene k = 2,1; nylon tiene k = 3,4; papel tiene k = 3,7; agua tiene k = 80.
Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma. La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las siguientes consecuencias:
- Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.
- Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k.
- Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).
- Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.
- La carga no se ve afectada, ya que permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje.
Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico.
RIGIDEZ DIELÉCTRICA
Entendemos por rigidez dieléctrica o rigidez electrostática el valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aisladora y pasa a ser conductor. Se mide en voltios por metro V/m (en el SI).
También podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensión se la denomina tensión de rotura de un dieléctrico.
El término rigidez se utiliza porque cuando la materia transmite energía, vibra en su extensión llevando su mensaje de una molécula a otra. Cuando no vibra, pues está rígida y no transmite nada. Cuanto más rígida es, más aislante resulta.
CONSTANTE DIELÉCTRICA
La constante dieléctrica o permitividad relativa de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio.
Donde k es la constante dieléctrica y km es la permeabilidad relativa
El nombre proviene de los materiales dieléctricos, que son materiales aislantes o muy poco conductores por debajo de una cierta tensión eléctrica llamada tensión de rotura. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador eléctrico o capacitor. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire (cuya permitividad es prácticamente la del vacío) la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta. De hecho la relación entre la capacidad inicial Ci y la final Cf vienen dada por la constante eléctrica:
Donde ε es la permitividad eléctrica del dieléctrico que se inserta.
Además el valor de la constante dieléctrica K de un material define el grado de polarización eléctrica de la substancia cuando esta se somete a un campo eléctrico exterior. El valor de K es afectado por muchos factores, como el peso molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.
Cuando un material dieléctrico remplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.
Condensador variable
Un condensador variable es un condensador cuya capacidad puede ser modificada intencionalmente de forma mecánica o electrónica. Son condensadores provistos de un mecanismo tal que, o bien tienen una capacidad ajustable entre diversos valores a elegir, o bien tienen una capacidad variable dentro de grandes límites. Los primeros se llaman trímeras y los segundos condensadores de sincronización, y son muy utilizados en receptores de radio, TV, etcétera, para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio.
Ejemplo:
Uno de los capacitores típicos para esa función es el variable de aire. Consiste en dos conjuntos de placas de aluminio que se entrelazan uno con el otro. Un conjunto de placas, el estator, esta fijo; el otro, el rotor, va sobre un eje montado sobre un cojinete de bolas. Gira y hace variar el área del capacitor dentro del estator.
El segundo tipo es un capacitor parcialmente variable, denominado compensador (trimmer).
El segundo tipo es un capacitor parcialmente variable, denominado compensador (trimmer).
Circuito en serie
Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo 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 varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.
En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:
Ejemplos:
· Generadores
Resistencia Condensadores
Circuito en paralelo
El circuito en paralelo es una conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.
En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:
CIRCUITO MIXTO
Un circuito mixto es aquel que dispone de componentes electrónicos conectados tanto en paralelo cuánto en serie, asociados a una sólo fuente de tensión.El circuito mixto posee algunos puntos de consumo conectados en serie y otros en paralelo, o sea, presenta sus elementos conectados unos en serie y otros en paralelo.
Como el circuito mixto es una composición de circuitos en serie con circuitos en paralelo, luego este presenta en un único circuito las características de los dos circuitos anteriores, o sea, tramos con funcionamiento independiente (circuito paralelo) y tramos con funcionamiento dependiente (circuito serie).
ENERGÍA DE UNA CAPACITOR CARGADO
La corriente eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones por el interior del material. Se mide en amperios y se indica con el símbolo A. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativos, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.
