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Física 4to Medio

TEMA: ELECTRICIDAD

Cargas eléctricas:

Todos los cuerpos están formados por átomos que, a su vez, están formados

por partículas con carga eléctrica (protones y electrones principalmente). La

carga eléctrica es una propiedad intrínseca de las partículas elementales, así

como la masa. Los términos positivo y negativo hacen referencia a la carga

eléctrica, que es un aporte de Benjamín Franklin (1706-1790).

Las cargas eléctricas responden a la regla: “cargas igual se repelen y cargas

diferentes se atraen”. Las partículas de carga positiva en la materia ordinaria son

protones y las de carga negativa electrones. Se considera que los neutrones no

tienen carga.

La carga esta cuantizada, la magnitud de la carga más pequeña en el universo se denota por e (llamada cuanto de carga,

corresponde a la carga de un solo electrón o protón), donde 𝑒 = 1,602 × 10−19 𝐶 (culombio).

Todas las cargas libres, aquellas que se pueden aislar y medir, son múltiplos enteros de e. El electrón tiene una carga de -

e, mientras que la del protón es +e. Por lo tanto la carga “q” de un cuerpo cumple que: 𝑞 = 𝑛 ∙ 𝑒

En un átomo neutro hay tantos electrones como protones, de manera que no tiene carga neta, de manera que lo

positivo compensa lo negativo. Si a un átomo se le quita un electrón, ya no sigue siendo neutro, se dirá que tiene carga

positiva. Un átomo con más electrones que protones tendrá carga negativa.

Si un cuerpo u objeto tiene más electrones que protones tiene carga

negativa

Si un cuerpo u objeto tiene menos electrones que protones tiene cara

positiva.


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Conductores y aislantes

Los diferentes materiales tienen tendencias a ceder o quitar carga. Materiales por los cuales circular carga es más fácil o

por los cuales se mas difícil. Un material conductor posee algunos electrones débilmente ligados y se pueden mover con

facilidad. A estos electrones se les llama “electrones libres” o “electrones de conducción”. Los metales son

especialmente buenos conductores. Un material es aislante cuando en sus átomos los electrones están fuertemente

ligados y, por lo tanto, la carga se mueve con gran dificultad debido a la gran resistencia al paso de cargas.

¿Qué es electrizar un cuerpo?

Un cuerpo eléctricamente neutro se electriza cuando gana o pierde electrones. Para esto debe existir flujo de cargas

desde o hacia el cuerpo (materiales conductores).

Existen tres formas básicas de modificar la carga neta de un cuerpo.

1) Electrización por frotación: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros los electrones se transfieren de un cuerpo a

otro. Ambos cuerpos quedan cargados, uno negativamente y otro positivo.

2) Electrización por contacto: La carga puede pasar de un material a otro por un simple

toque. Por ejemplo, cuando se toca un objeto neutro con una varilla con carga negativa,

algunos electrones pasarán al objeto neutro. A este método de carga se le llama carga por

contacto. Si el objeto tocado es buen conductor, los electrones se difundirán a todas las

partes de su superficie, porque se repelen entre sí. Si es un mal conductor, será necesario

tocar varios lugares del objeto con la varilla cargada para obtener una distribución de carga

más o menos uniforme.

3) Electrización por inducción: Al acercar un cuerpo cargado (inductor) a un conductor neutro, los electrones de este

último se mueven de tal manera que se alejan o aproximan al cuerpo cargado siguiendo la regla fundamental de la

carga, de manera que el conductor (las cargas que pueden fluir libremente) se redistribuyen. Manteniendo la presencia

del cuerpo cargado se puede.


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a) separar el conductor manteniendo un lado positivo y otro negativo o

b) eliminar los electrones del conductor por contacto. En ambos casos se logra modificar la carga del conductor.

Conservación de la carga

La carga de un sistema se conserva, es decir, no existe creación o destrucción de carga eléctrica, solo se transfieren

cargas, generalmente negativas.

“Cargas entregadas = cargas recibidas” o “La suma algebraica de todas las cargas eléctricas en cualquier sistema cerrado

es constante”. Dicho de otra manera: cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de carga que uno recibe es

exactamente la misma que el otro pierde.

Distribución de carga: La carga eléctrica en un material conductor se acumula por toda la

superficie del material. Debido a que las cargas se repelen entre sí, “buscaran” estar lo más

lejos posible unas de otras. En las esferas conductoras las cargas se distribuyen

simétricamente. Si el conductor tiene puntas, en esos lugares se acumularan cargas.

Polarización: En los materiales aislantes las cargas positivas y

negativas (en equilibrio eléctrico) presentes, pueden en presencia

de campos eléctricos exteriormente aplicados, reorientarse

ligeramente, rompiendo el equilibrio eléctrico (a nivel local) y

generar que se presenten dipolos orientados en la dirección del

campo eléctrico externo; dicho desequilibrio desaparece al

desaparecer el campo externo aplicado.


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Corriente eléctrica

Es el flujo de carga eléctrica en un material conductor, donde participan los electrones (carga eléctrica negativa) de las

capas superficiales de átomo.

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. De manera que los electrones se

mueven en sentido opuesto de la corriente.

Podemos definir corriente como el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre por un material. La Letra

que simboliza corriente eléctrica es “I”. En el Sistema Internacional de Unidades, el flujo de carga se expresa en

𝐶/𝑠(colombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio.(1𝐴 = 1𝐶/𝑠)

Para medir corriente se usa el galvanómetro, que calibrado en amperios se llama amperímetro.

𝐼 =𝑞

𝑡 [

𝐶

𝑠] = 𝐴

𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

Ejemplo: ¿Cuál es la magnitud de la corriente eléctrica, si por una sección transversal de un conductor pasa una

carga de 18𝐶 en 6𝑠? ¿Cuántos electrones pasan por el conductor por segundo?

𝐼 =𝑞

𝑡 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑞 = 18𝐶 y 𝑡 = 6𝑠

𝐼 =18

6 [

𝐶

𝑠] → 𝐼 = 3 𝐴

𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒 𝑞𝑢𝑒 ∶ 𝑞 = 𝑒 ∙ 𝑛

18 [𝐶] = 1,602 × 10−19 ∙ 𝑛 [𝐶]

𝑛 =18 × 1019

1,602= 11,24 × 1019 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜

Descarga eléctrica

Es un fenómeno electrostático donde de manera repentina y

momentánea circula una corriente eléctrica entre dos objetos con

diferente cantidad de carga eléctrica.


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Descarga eléctrica natural; el rayo

En la base de la nube se induce una carga de signo contrario

al de la superficie de la Tierra. Con el tiempo se llega a una

gran acumulación de cargas que el aire (habitualmente un

buen aislante) que se transforma en un conductor de las

cargas eléctricas. Por lo tanto un rayo es una poderosa

descarga electrostática natural, esta va acompaña por la

emisión de luz (relámpago), debido a la ionización de las

moléculas de aire por el paso de la corriente eléctrica, y por

el sonido del trueno, que se origina cuando la corriente

eléctrica calienta y expande rápidamente el aire.

Protección ante descargas

Un cable a tierra, proporciona una ruta de conducción de corriente a la tierra, que es independiente del camino normal

que lleva la corriente dentro de un aparato eléctrico. El cable a tierra desvía la corriente a través de un hilo de cobre

(buen conductor), impidiendo que entre en contacto con una persona y produzca una corriente eléctrica

(potencialmente dañina para el ser humano y para el aparato domestico). Este hilo conductor está conectado a una

barra de cobre enterrada bajo la cimentación de la vivienda, y será el camino por el cual circularán los electrones frente

a cualquier falla.


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El pararrayos

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizado del aire para conducir la descarga hacia tierra,

de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones. Fue inventado en 1752 por Benjamín Franklin.

Franklin determino erróneamente el flujo de corriente <<según él el flujo de

corriente tiene carga positiva>>, pero se mantuvo históricamente su

observación.

Al usar una cometa (volantín) de varillas metálicas

descubrió que el hilo de seda y la llave atada en el hilo

quedaban electrizados. Esta experiencia lo llevo a

inventar el pararrayos.

Campos Eléctricos:

Cuando se tienen dos cargas iguales estas se rechazan mutuamente, este recha chazo es debido una fuerza que ejercen

mutuamente entre sí, es una “fuerza de acción a distancia”, una fuerza que actúa a través del espacio sin necesidad de

materia. (Igual que la gravedad)

1. Supongamos que existe una carga aislada en el espacio.

2. Esta carga de alguna manera modifica las propiedades del espacio que la rodea.

3. La otra carga al aparecer percibe como se modificó el espacio en su posición. Y como respuesta (a esa

modificación del espacio) experimenta una fuerza repulsiva (en caso de ser cargas igual).

De esta manera decimos que la sola presencia de un cuerpo cargado produce o genera un campo eléctrico en todos los

puntos de su entorno, sin necesidad de que exista otra carga. Pero al colocar una carga dentro del campo de la otra, está

experimentará una fuerza.

Es así como: “la fuerza eléctrica sobre un cuerpo cargado es ejercida por el campo eléctrico que otros cuerpos cargados

originan”.


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Jaula de Faraday

Cuando un conductor neutro (caja) está en presencia de un campo eléctrico

externo, los electrones se mueven influenciados por la fuerza del campo

eléctrico externo (polariza).

A pesar de que la carga neta del conductor (caja) es cero, en el conductor se

reubicaron las cargas. Y se genera un campo eléctrico al interior del conductor.

De manera se anula campo eléctrico dentro del conductor.

Como al interior del conductor el campo eléctrico es nulo, se producirá un

efecto protector contra cargas y campos externos. El fenómeno se conoce

como apantallamiento eléctrico y se utiliza (entre otras cosas) para proteger

equipos de resonancias magnéticas, discos duros, jaulas de Faraday, bloquear

sensores magneticos y equipos de medición.

Experimento de la hilera

Al extraer la esfera, esta es neutra.

Las cargas eléctricas se mantendrán en la superficie del conductor y no entraran.


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Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806) fue un matemático, físico e ingeniero francés. Se le recuerda por haber

descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva

el nombre de coulomb (C). En 1761 se graduó como ingeniero militar con el grado de Primer Teniente.

Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física

saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta.

Ley de Coulomb

Suponga que dos cargas puntuales, 𝑞1 y 𝑞2, están separadas una distancia 𝑟 en el vacío. La

fuerza que experimenta una carga debida a la otra se conoce como fuerza de Coulomb o

eléctrica y dada por la Ley de Coulomb:

Donde: 𝑘 = 8,988 × 109 𝑁 ∙𝑚2

𝐶2 , 𝑠𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑘 = 9 × 109𝑁 ∙ 𝑚2/𝐶2

Carga de un electron: 1,602 × 10−19 𝐶

1𝐶 = 6,24 × 1018 − 𝑒 ó + 𝑒

¿Qué factores que intervienen en la ley de Coulomb?

El signo de las cargas

La magnitud de las cargas

La distancia que separa las cargas

Ejemplo: Dos cargas 𝑞1 = 4 𝜇𝐶 y 𝑞2 = −8 𝜇𝐶 están separadas por una distancia de 4 𝑚𝑚 ¿Con que fuerza se repelen?

𝑞1 = 4 𝜇𝐶 = 4 × 10−6𝐶

𝑞2 = −8 𝜇𝐶 = 8 × 10−6𝐶

𝑟 = 4 𝑚𝑚 = 4 × 10−3𝑚

𝐾 = 9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2

𝐹 = 𝑘𝑞1 ∙ 𝑞2

𝑟2=

(9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2)(4 × 10−6𝐶 )(8 × 10−6𝐶 )

(4 × 10−3𝑚 )2 = 18000 𝑁


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El signo del resultado del cálculo de la fuerza se utiliza para identificar si la fuerza es de atracción (-) o repulsión (+)

Ejemplo: Determina la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas 𝑞1 = −1 × 10−6𝐶 y 𝑞2 = +2,5 × 10−6𝐶.

Que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5𝑐𝑚.

𝑞1 = −1 × 10−6𝐶

𝑞2 = +2,5 × 10−6𝐶

𝑟 = 5 × 10−2𝑚

𝐾 = 9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2

𝐹 = 𝑘𝑞1 ∙ 𝑞2

𝑟2=

(9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2)(−1 × 10−6𝐶 )(2,5 × 10−6𝐶 )

(0,05𝑚 )2 = −9 𝑁 (𝑠𝑒 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑒𝑛)

Tabla comparativa entre fuerza eléctrica y gravitacional


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Ley de Superposición de Fuerzas

Si disponemos de n cargas, 𝑞1, 𝑞2, … , 𝑞𝑛 la fuerza neta que actúa sobre una de las cargas de un sistema de cargas es “la

suma vectorial de las fuerzas que el resto de las cargas ejercen por separado sobre ella”. Por ejemplo, la fuerza neta 𝐹1

que actúa sobre la carga 𝑞1 será:

𝐹1⃗⃗ ⃗ = 𝐹 2,1 + 𝐹 3,1 + ⋯+ 𝐹 𝑛,1

Donde:

𝐹 1es la carga eléctrica que actúa sobre la carga 𝑞1

𝐹 2,1 es la fuerza que provoca 𝑞2 sobre 𝑞1

…

𝐹 𝑛,1 es la fuerza que provoca 𝑞𝑛 sobre 𝑞1

Ejemplo: Tres carga ubicadas en línea donde 𝑞1 = +5 × 10−6𝐶, q2 = +6 × 10−6𝐶 𝑦 𝑞 = −2 × 10−6𝐶. Si la

distancia entre 𝑞1 y 𝑞 es 6 × 10−3 𝑚 y la distancia entre 𝑞 y 𝑞2 es de 2 × 10−3 𝑚. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa

sobre 𝑞?

𝐹𝑞1𝑞 = 𝑘𝑞1 ∙ 𝑞2

𝑟2=

(9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2)(+5 × 10−6𝐶 )(−2 × 10−6𝐶 )

(6 × 10−3𝑚 )2 = −2,5 𝑁

𝐹𝑞2𝑞 = 𝑘𝑞1 ∙ 𝑞2

𝑟2=

(9 × 109 𝑁𝑚2/𝐶2)(+6 × 10−6𝐶 )(−2 × 10−6𝐶 )

(2 × 10−3𝑚 )2 = −27 𝑁

𝐹𝑛𝑒𝑡𝑎 = −𝐹𝑞1𝑞 + 𝐹𝑞2𝑞 = −2,5𝑁 + 27𝑁 = 24,5 𝑁

La fuerza resultante es 24,5 N, en dirección a 𝑞2

Ejercicios:

1) Una carga de +14 × 10−6𝐶 se encuentra a 5 × 103 𝑚 de una carga de −21 × 10−6 𝐶. ¿Cuál es la magnitud de

la fuerzas electica entre ambas cargas?

2) Una carga de −32 × 10−6𝐶 se encuentra a 50 × 103 𝑚 de una carga de +51 × 10−6 𝐶. ¿Cuál es la magnitud

de la fuerzas electica entre ambas cargas?

3) Una carga de −8 × 10−6𝐶 se encuentra a 8 × 103 𝑚 de una carga de −12 × 10−6 𝐶. ¿Cuál es la magnitud de la

fuerzas electica entre ambas cargas?

4)


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5) Tres cargas eléctricas se encuentran ubicadas en línea recta. Las cargas extremas se encuentran separadas por

una distancia de 30 × 10−3𝑚. Y la otra carga se ubica justo al medio de las dos. En orden, las cargas tiene un

valor de: 𝑞1 = +21 × 10−6𝐶, 𝑞2 = −5 × 10−6𝐶 𝑦 𝑞3 = −8 × 10−6𝐶. ¿Qué fuerza eléctrica experimenta 𝑞3

debido a la presencia de 𝑞2𝑦 𝑞3?

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica corresponde a un flujo de cargas eléctricas positivas. Se mide en Amperios (En honor a André-

Marie Ampère)

𝐼 =𝑞

𝑡 // 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 [

𝐶

𝑠] = 𝐴 // 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =

𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

Requisitos para que circule la corriente eléctrica:

Para que haya flujo de carga o corriente eléctrica es necesario que:

Exista una fuente de fuerza electromotriz (FEM) (ejemplo: batería, generador) capaz de “bombear” o poner en

movimiento las cargas eléctricas.

Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo al positivo

(movimiento de electrones). Camino constituido por un conductor metálico o cable metálico.

Un consumidor conectado el circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Ejemplo: bombilla,

lámpara, motor, etc.

Tipos de corriente eléctrica

Corriente directa o Corriente continua (CD o CC): No cambia el sentido de la

corriente en el tiempo, es decir de negativo a positivo de la FEM que

suministra la corriente.

Corriente Alterna (CA): Cambia el sentido de la corriente periódicamente.

Este cambio se mide en Hz. En Chile la corriente alterna tiene una frecuencia

de 50 Hz.


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Diferencia de potencial eléctrico

Si por un conductor conectado en sus extremos, circula corriente, es porque existe una diferencia de potencial en los

extremos de este conductor. La Tensión o diferencia de potencial es la magnitud física que cuantifica la diferencia de

potencial eléctrico.

También se le llama voltaje y se puede definir como “cantidad de voltios que actúan en un aparato o sistema eléctrico”.

La unidad de medida es el voltio (V) en honor a Alessandro Volta.

Ejemplos:

Voltaje corriente en Chile 200 V

Corriente de una neurona 75mV

Pila no recargable alcalina 1,5 V

Pila recargable de litio 3,5 V

FEM: Fuerza electromotriz es la diferencia de potencial eléctrico entre los extremos o terminales de una batería.

A menos que se declare lo contrario la FEM es igual al voltaje o diferencia de potencial.

Circuito eléctrico

Es la trayectoria cerrada que recorre una corriente eléctrica:

1. Se inicia en una de las terminales de la FEM.

2. Pasa por el conductor.

3. Llega a la resistencia (que consume parte de la energía eléctrica).

4. Sigue el conductor.

5. Llega al otro extremo de la FEM.

Elementos básicos de un circuito eléctrico:

Generador de corriente eléctrica: Generador de voltaje

Conductores: Permite el tránsito de carga eléctrica.

Resistencia: Transforma energía eléctrica en calor o luz.

Interruptor: Dispositivo de control, que abre o cierra el circuito.


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Símbolos de las partes de un circuito

Circuito en Serie

En este tipo de circuitos los elementos del circuito están conectados como eslabones de una cadena, la salida de un

elemento se conecta con la entrada del siguiente.

La intensidad de corriente que pasa por cada elemento del circuito en serie es Igual a la corriente que sale de la FEM.

𝐼𝑡 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 = 𝐼4 …

El voltaje total del circuito es igual a la suma de los voltajes en cada elemento.

𝑉𝑡 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 …

La resistencia total de los consumidores (receptores, resistencias) es la suma de las resistencias en serie.

𝑅𝑡 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 …


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Circuito en paralelo

Las entradas de los elementos del circuito en paralelo están conectados a un mismo punto del circuito y las salidas a

otro mismo punto del circuito.

El voltaje que pasa por cada elemento del circuito es Igual a la generada por la FEM.

𝑉𝑡 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3 = 𝑉4 …

La Intensidad de corriente total del circuito es igual a la suma de las intensidades de corriente en cada elemento.

𝐼𝑡 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 + 𝐼4 …

La resistencia total de los consumidores (receptores, resistencias) se calcula:

1

𝑅𝑡=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3+

1

𝑅4…

Ley de Ohm

La unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de corriente eléctrica

es el ohm. Se representa por la letra griega omega (𝛺).

La Ley de Ohm (por: Georg Simón Ohm) se puede expresar por la siguiente ecuación:

𝐼 =𝑉

𝑅 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑠𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑟𝑖𝑏𝑒 𝑉 = 𝐼𝑅 𝑜 𝑅 =

𝑉

𝐼

Según el sistema internacional de medida:

𝐼= Intensidad de corriente en amperios (𝐴)

𝑉= Diferencia de potencial en voltios (𝑉)

𝑅= Resistencia en ohmios (Ω)


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Potencia eléctrica

Se puede definir como “la rapidez con que se consume la energía”. Se calcula:

𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 𝑤𝑎𝑡𝑡(𝑊) = 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜(𝑉) ∙ 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜(𝐴)

Como 𝑉 = 𝐼 ∙ 𝑅 entonces también se puede calcular como:

𝑃 = 𝐼2 ∙ 𝑅 ó P =V2

R

Si el resultado (valor) de la potencia Se divide en 1000 se obtiene el resultado en kW (kilowatts)

Y si se multiplican los kW por horas (que el circuito o aparato estuvo funcionando) y se tiene la energía consumida en

kWh.

Resolución de circuitos

Se considera resolver un circuito como calcular los valores de voltaje, corriente, potencia para cada elemento del

circuito y para el circuito en general, distinguiendo si el circuito es en serie, paralelo o una mezcla de ambas.

Para un circuito en serie se debe considerar:

Corriente (𝐼) es igual para cada elemento del circuito

El voltaje de la FEM es igual al voltaje por cada resistencia. 𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3

La resistencia total del circuito es la suma de las resistencias. 𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

Para un circuito en serie se debe considerar:

Voltaje (𝑉) es igual para cada elemento del circuito

La corriente que circula por el circuito es la misma que en cada resistencia. 𝐼 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3

La resistencia total del circuito se calcula como: 1

𝑅=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3

Ejemplo: Calcula la potencia eléctrica de una bombilla alimentada a un voltaje de 220 voltios y por el que pasa una

intensidad de corriente de 2 amperios. Calcula la energía eléctrica consumida por la bombilla si ha estado encendida

durante 1 hora.

𝑃 = 𝐼 ∙ 𝑉 = 2 ∙ 220 = 440 𝑊 → 0,44 𝑘𝑊 → 0,44 𝑘𝑊ℎ

Ejercicio:

1) Calcula la potencia eléctrica de una bombilla alimentada a un voltaje de 220voltios y que tiene una resistencia

de 10 ohmios. Calcula la energía eléctrica consumida por la bombilla si ha estado encendida durante 2 horas.


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Ejercicios

Por cada circuito dado calcular: Corriente, Voltaje, Potencia (por cada elemento) y Resistencia Total

TEMA: CAMPOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS

El magnetismo

El termino magnetismo proviene de Magnesia en la antigua Grecia, donde había piedras imán o magnetita. Las zonas

donde los imanes atraen con más fuerza a otros materiales se conocen como polo magnético.


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El profesor danés Christian Oersted descubrió que la corriente afecta los imanes.

EL físico francés Ampere propone que la fuente de todo fenómeno magnético son las corrientes eléctricas.

Los imanes

Los imanes tienden orientarse geográficamente. El polo norte magnético del

imán es el que se orienta apuntando al norte geográfico, el sur magnético se

oriente con el sur geográfico.

En los materiales magnéticos el movimiento de los electrones se suman

unos a otros, manteniendo un orden, manifestando cualidades magnéticas.

El imán pierde sus propiedades de 2 maneras: golpeándolo y calentándolos.

Si cortas un imán por la mitad tendrás 2 nuevos imanes, no podrán formas

un mono-polo magnético por más que lo cortes.

Polos magnéticos iguales se repelen, polo magnéticos distintos se atraen.

Campo magnético

La idea de campo magnético expresa que el espacio que rodea a un imán tiene propiedades

magnéticas. Para describirlo se utilizan líneas de campo magnético. Las líneas van de polo norte

a sur.

El campo magnético se representa por la letra �⃗� y la unidad de medida es tesla (T).

Como el campo magnético es un vector (tiene dirección y magnitud) se debe distinguir que:

Un vector hacia dentro del plano

Un vector hacia fuera del plano

Experimento de Oersted

El profesor Oersted hizo circular corriente por un conductor en presencia de una

brújula. El observo que la brújula se orientaba en dirección del conductor por el cual

circulaba corriente. Esto lo llevo a declarar “Si por un conductor circula corriente

(cargas en movimiento) en el espacio que rodea al conductor se origina un campo

magnético”.


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Fuerza magnética sobre carga móvil

Si una carga Q se mueve una velocidad 𝑉 en presentcia de un campo magnetico 𝐵, sobre la carga Q actuará una fuerza

magnética llamada Fuerza de Lorenz. La dirección de la fuerza magnética es perpendicular a �⃗� 𝑦 �⃗� . El módulo de la

fuerza magnética se calcula:

𝐹 = 𝑞 ∙ 𝑣 ∙ 𝐵 ∙ 𝑠𝑒𝑛(𝜃) 𝑠𝑖 𝜃 = 0° ó 𝜃 = 180° 𝐹 = 𝑞 ∙ 𝑣 ∙ 𝐵

Dirección de fuerza magnética (q+):

La dirección de la fuerza magnética sobre la carga en movimiento se puede

determinar utilizando la regla de la mano derecha (para una carga positiva, ejemplo

protón).

1. Los dedos apuntan en dirección de la velocidad

2. Se giran los dedos en dirección del campo

3. El dedo gordo indica la dirección de la fuerza.

4. Si es carga negativa se invierte el resultado.

Ejercicio:

1) En la dirección x+ existe un campo magnético uniforme de 𝐵 = 3 × 10−4 𝑇. Se dispara un protón (+𝑞 = 1,6 ×

10−19𝐶) en dirección +y con una velocidad de 5 × 106𝑚/𝑠. Calcular magnitud de fuerza magnética sobre el

protón.

Fuerza magnética sobre un conductor

Cuando la dirección de la corriente (I) es perpendicular al campo magnético la Magnitud de la fuerza magnética que

ejerce el campo magnético (B) sobre el conductor rectilíneo es:

𝐹𝑚 = 𝐼 ∙ 𝐿 ∙ 𝐵

Donde L es la longitud del conductor en metros.


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Ejercicio:

1) Por un cable conductor circulan 14 A, y tiene de longitud 0,15 m. el conductor

está sometido a un campo magnético uniforme de 0,8 T. Calcula:

Fuerza magnética sobre el conductor.

Dirección de la fuerza magnética.

Fuerza magnética sobre un conductor.

2) Un cañón de riel electromagnético tiene un conductor de 0,15 m de longitud y

circulan por el 60 A. Si el campo magnético es de 0,05

T. Calcula:

Fuerza magnética sobre el conductor.

Dirección de la fuerza magnética

Aceleración del conductor si tiene una masa de

0,00135 kg. (F=ma)

Inducción electromagnética

Inducción electromagnética es la producción de

corriente eléctrica por la presencia de campos

magnéticos variables. Cuando movemos un imán

permanente por el interior de las espiras de una

bobina solenoide, formada por espiras de

alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz

(FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de

la bobina.

Ley de Faraday: Esta ley señala que la magnitud de la fuerza

electromotriz (fem) inducida en un circuito es igual a la razón de

cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito.

Flujo magnético: Cantidad de líneas de campo magnético que

atraviesan una superficie.

Electroimán

Un electroimán es un imán artificial que consta de un núcleo de hierro puro que está

rodeado por una bobina (un cable enrollado) por la que circula una corriente

eléctrica.

El electroimán requiere de un consumo de energía eléctrica a diferencia del imán

natural.

Al hacer pasar la corriente por un conductor enrollado en un núcleo de hierro, se

consigue que las moléculas que forman el núcleo de hierro se reordenen y alineen en

un mismo sentido, generando cualidades magnéticas.


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TEMA: MODELOS ATOMICOS

Modelos atómicos

Un modelo atómico es una representación gráfica de la estructura que tienen los átomos. Un modelo atómico lo que

representa es una explicación o esquema de cómo se comportan los átomos.

A lo largo de nuestra historia se han elaborado diferentes modelos atómicos que tienen el nombre de su

descubridor. Estos modelos fueron mejorando el concepto real del átomo hasta llegar al actual modelo atómico

presentado por Sommerfeld y Schrödinger.

Modelo de Demócrito

Demócrito de Abdera. Filósofo griego que vivió entre los años 460-370 a.c. A Demócrito se le

adjudica la palabra átomo; 𝛼𝜏𝑜𝜇𝑜𝜐 = 𝛼 (𝑠𝑖𝑛) + 𝜏𝑜𝜇𝑜𝜐 (𝑑𝑖𝑣𝑖𝑠𝑖ó𝑛).

Su modelo parte de la idea de que si divides una piedra obtienes 2 piedras con propiedades

iguales, si sigues dividiendo la piedra llegas a un punto mínimo e indivisible, el átomo.

Su modelo declara:

Los átomos son eternos, inmutables, indivisibles, incompresibles e invisibles.

Los átomos se distinguen por formas, tamaños y posición.

Las características de un material dependen del átomo que los compone y su interacción con otros.

El movimiento de los átomos es eterno.

Los átomos de “naturaleza similar” tendían a unirse.

El vacío es todo aquello que no es átomo, permite la pluralidad de átomos y sus interacciones.


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Modelo de Dalton

John Dalton fue un físico, químico y meteorólogo inglés, estudio sobre la ceguera del color

(daltonismo). Vivió entre los años 1766 y 1844. Basándose en Demócrito, Dalton también

postula que: El átomo es como una esfera pequeñísima indivisible e inmutable.

Su modelo declara:

La materia está compuesta por partículas diminutas, indivisibles e indestructibles

llamadas átomos.

Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (es decir, con igual masa y

propiedades).

Los átomos permanecen sin división, incluso cuando se combinan en reacciones

químicas.

Los átomos, al combinarse para formar compuestos (lo que hoy llamamos moléculas)

mantienen relaciones simples.

Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un

compuesto.

Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Modelo de Thomson

Joseph John Thomson, Científico británico vivió entre los años 1856 y 1940. Realizando

experimentos descubrió la existencia de partículas diminutas con carga eléctrica negativa, a las

que se llamó electrones. A su modelo atómico también se le conoce como el “pudin de pasas”.

Su modelo declara:

Átomo compuesto por electrones (carga negativa) y un átomo

(positivo).

Es como una esfera cargada positiva en cuyo interior hay incrustados

los electrones.

Modelo de Rutherford

Ernest Rutherford, físico británico vivió entre los años 1791-1867. Experimento

lanzando rayos alfa a una lámina de oro. Demostró que los átomos no eran macizos

(como se creía), sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un

diminuto núcleo.


Física 4to Medio

Su modelo declara:

El átomo está compuesto por un núcleo y corteza.

Núcleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva.

Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema

solar en miniatura)

La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.

La materia es neutra, ya que la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza se neutralizan entre sí.

Modelo de Bohr

Niels Bohr, físico Danés, que vivió entre los años 1885 y 1962. Su modelo se ubica entre la mecánica

clásica y la cuántica. Bohr discutió varias e interminables veces con Einstein, sin perder su amistad,

pero nunca logro que aceptara su teoría. Dato curioso: Era futbolista, y de hecho jugaba bastante

bien de portero. Su hermano, entrenaba como delantero.

Su modelo declara:

Electrones giran alrededor del núcleo en orbitas bien definidas.

Los electrones pasan de una órbita a otra al ganar o perder energía.

Un electrón al pasar de una órbita exterior a una más interna emite radiación

electromagnética (fotón)


Física 4to Medio

Modelo de Schrödinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, físico austriaco que vivió entre los años 1887 y

1961. Consideraba que el electrón tenía un comportamiento ondulatorio. Se plantea el famoso

problema del gato de Schrödinger.

Su modelo declara:

Electrones son ondas de materia que se distribuyen según la función

de onda.

Los electrones se distribuyen en orbitales, que son regiones donde la

probabilidad de encontrarlo es más alta.

Da cuenta de los números cuánticos:

o N° cuántico principal.

o N° cuántico segundario o Azimutal.

o N° cuántico magnético.

o N° de Spin.

Características de núcleo atómico aceptadas actualmente.

El átomo está compuesto por neutrones, protones y electrones.

El núcleo está compuesto por protones y neutrones.

Protón tiene carga positiva.

Electrón tiene carga negativa.

Tamaño aproximado del átomo es 10−10𝑚.

Tamaño aproximado del núcleo es 10−14𝑚. (10 mil a 100 mil veces más

pequeño).

Núcleo concentra el 99,999% de la masa del átomo.

Si el núcleo fuera una bolita pequeña, el átomo ocuparía el espacio de un

estadio de futbol.

Experimento de Stern-Gerlach

El electrón (una carga) en movimiento genera un campo magnético, por lo que considera

que los átomos son pequeños imanes. En el experimento Stern y Gerlach no buscaban

demostrar el spin y el átomo de plata fue usado en la experiencia fue seleccionado por

casualidad. Ellos si suponían que sí el átomo presentaba algún momento (magnético) era

debido a electrón solitario en la capa superior.

El experimento consistía en crear y lanzar un haz de átomos de plata hacia una pantalla

sensible, pasando primeramente por un campo magnético variable. Como resultado los

científicos esperaban ver un patrón variado (no un patrón regular), si es que el átomo de

plata fuera un pequeño imán deberían obtenerse varios posibles resultados. Lo observado

es que los átomos de plata se desviaban en 2 manchas. Se deduce entonces que el

electrón se comporta como un pequeño imán con solo 2 valores posibles.


Física 4to Medio

5 años después, se propone una explicación. Wolfgang Ernst Pauli (físico austriaco), propone que el

electrón tenía una característica intrínseca (como la masa y la carga), que se llamó Spin.

Spin del electrón

El Spin es una magnitud vectorial: tiene una dirección y un valor. Es considerado un momento angular (intrínseco): se

puede asociar al momento de un objeto que rota (pero no lo es). El Spin le permite interactuar con campos magnéticos.

Y Se pueden observar 2 valores posibles para el Spin en cualquier dirección (+1

2𝑜 −

1

2)

Momento magnético atómico

Es un momento asociado al movimiento de los electrones alrededor del núcleo. Se sabe que una carga en movimiento

genera un campo magnético y que una particular en movimiento circunferencial posee un momento angular. De ahí el

momento magnético (de manera simplista: “gira y es magnético”) el cual le permite al átomo comportarse como un

pequeño imán.


Física 4to Medio

Modelo de gota de agua:

Ideado por Niels Bohr. Considera al núcleo como similar a una gota de agua. Se conoce que los

líquidos en su menor estado de energía toman geometría esférica, es por esto que el núcleo

tomaría forma esférica.

Al recibir energía externa, el núcleo atómico, puede oscilar cambiando su forma. En caso de

ruptura (fisión) la partícula que ingresa al núcleo rompe el equilibrio y provoca su

separación.

Proceso de fisión nuclear según modelo de la gota de agua

Modelo de capas:

Propuesto por Dmitry Ivanenko en 1932. Describe estructura interna del núcleo y la

dinámica de los nucleones (protones y neutrones).

En este modelo los electrones se agrupan en capas de números cuánticos especiales.

Donde para ciertas cantidades de protones los átomos se comportan de manera más

estable (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126). Este modelo permite explicar algunas propiedades del

núcleo y deja sin explicar otras.

TEMA: FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA

Fuerzas fundamentales

Las fuerzas fundamentales son aquellas fuerzas del Universo que no se pueden explicar en función de otras más básicas.

Las fuerzas o interacciones fundamentales conocidas hasta ahora son cuatro: gravitatoria, electromagnética, nuclear

fuerte y nuclear débil.


Física 4to Medio

Fuerza electromagnética

Fuerza debido a la interacción de partículas cargadas eléctricamente. La fuerza electromagnética puede manifestarse

como una fuerza atractiva y repulsiva, dependiendo de las cargas de las partículas que interactúan. El alcance de esta

fuerza es infinito (aunque su intensidad disminuye a medida que aumenta la separación entre las cargas). Se manifiesta

a través de la fuerza entre cargas (Ley de Coulomb) y la fuerza magnética.

𝐹 =𝑘𝑞1𝑞2

𝑟2

𝐹 = 𝑞𝑣𝐵

Esta fuerza tiene unas 100 veces menor intensidad que la fuerza nuclear fuerte.

En el núcleo; los electrones y protones se atraen, Los protones se repelen.

Fuerza gravitatoria

Fuerza debido a la interacción de cuerpos con masa. Es una fuerza puramente atractiva. Esta fuerza mantiene los

planetas, satélites y galaxias orbitando. Einstein la describe como una curvatura del espacio – tiempo que ocurre

alrededor de cualquier cuerpo con masa. En cuerpos de gran masa esta fuerza puede ser enorme y llevar al colapso de

esos cuerpos, formando agujeros negros.

La Fuerza gravitatoria es: 6 × 10−39 Veces menor que la fuerza nuclear fuerte y 6 × 10−37 Veces menor que la

fuerza eléctrica.

En el núcleo; su aporte no es significativo, pues se ve apantalladas por las otras 3 fuerzas fundamentales.

Fuerza nuclear Débil

Esta fuerza actúa a nivel de los núcleos atómicos y permite la desintegración

beta, el cual es un proceso mediante el cual un nucleón inestable (protón o

neutrón) emite una partícula beta (Electrón o positrón <<antipartícula del

electrón>>). Esta fuerza además permite el cambio de protón a neutrón y

viceversa.

Esta fuerza es 10 millones de veces más débil que la

electromagnética y Tiene menor alcance de interacción de la fuerza

nuclear fuerte.


Física 4to Medio

Fuerza nuclear fuerte

Es la más intensa de las 4 fundamentales (a nivel del núcleo atómico). Mantiene

unidos los nucleones a pesar de las fuerzas repulsivas entre ellas. Actúa

indistintamente en neutrones y protones. Es de corto alcance, pues solo afecta el

núcleo. Si esta fuerza fuese de mayor alcance todos los núcleos se fusionarían en uno,

lo que no ocurre. El alcance se esta fuerza genera que el tamaño del núcleo tenga un

“limite” de tamaño. Si se juntaran mucho más de 100 protones, estos de separarían

en componentes empujados por las fuerzas eléctricas.

Se considera que los nucleones están compuestos de Quarks, y el Gluón sería la

partícula que media entre las fuerzas de los quarks.

En Orden decreciente, la intensidad de las fuerzas fundamentales a nivel del núcleo

atómico es la siguiente:

1. Nuclear Fuerte

2. Electromagnética

3. Nuclear débil

4. Gravitatoria

Estabilidad del átomo

La estabilidad nuclear es el equilibrio entre las fuerzas de repulsión eléctrica de

los protones y la fuerza atractiva nuclear de corto alcance que experimentan los

protones y neutrones del núcleo.

Otro factor que afecta la estabilidad del núcleo es la proporción entre el número

de neutrones y el número de protones. Cuando el número de protones y

neutrones es aproximadamente igual son bastante estables.

Cuando la cantidad de neutrones es mayor que los protones el núcleo sería

inestable, pudiendo generar incluso un proceso de desintegración nuclear hasta

lograr la estabilidad.

Fusión

Reacción nuclear en la que dos núcleos ligeros se unen para

formar otro más pesado. Dependiendo los átomos esta reacción

puede liberar o absorber energía. Para producirse la fusión las

fuerzas nucleares atractivas deben superar las repulsivas

electromagnéticas.


Física 4to Medio

Fisión

La fisión nuclear es una reacción en la cual al hacer incidir neutrones sobre un núcleo

pesado, éste se divide en dos núcleos, liberando una gran cantidad de energía y

emitiendo dos o tres neutrones. Es posible por la inestabilidad de

núcleos con gran cantidad de nucleones.

Los neutrones emitidos en la fisión de un núcleo pueden ocasionar nuevas fisiones al

interaccionar con nuevos núcleos fisionables que emitirán nuevos neutrones, a esto

se le llama reacción en cadena.

EL proceso de fisión es la base del funcionamiento de los reactores nucleares que

suministran energía eléctrica.

En bomba nuclear la fisión no es controlada, realizándose hasta agotar el material.

TEMA: ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO

Visiones cosmológicas

Entendiendo el universo como el conjunto de cosas “creadas”; energía, materia, espacio y tiempo. Siendo alguno de sus

componentes; Galaxias, estrellas, cometas, satélites, quásares, etc. Existen 4 principales teorías sobre el origen del

universo.

Teoría inflacionaria

Aporte del físico y cosmólogo Alan H Guth. Sugiere que el universo caliente puede expandirse

exponencialmente. En un inicio toda la energía y materia se encontraba unida.

El espacio se expande cada vez más rápido, separando las cosas, pero manteniendo uniformidad

en las leyes físicas. A medida que el espacio crece se enfría, a pesar de que se creen nuevas

estrellas y galaxias, finalmente se consume la energía del universo.

Predice que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse

experimentalmente. También usa el fondo cósmico de microondas para apoyar su teoría.


Física 4to Medio

Teoría del estado estacionario

Propuesto primeramente por Sir James Jeans y revisada por otros científicos. Según esta teoría

el universo tiene una densidad promedio estable y si el universo se expande entonces su

densidad promedio disminuiría. La reflexión anterior lleva a pensar que en el universo se está

creando (de manera continua) materia.

En teoría se necesita muy poca materia para mantener la uniformidad del universo a medida

que se expande, pero el universo se va expandido desde siempre de forma exponencial. Esta

teoría se basa en el principio cosmológico perfecto, el cual declara que el universo presenta el

mismo, aspecto y características en cualquier punto del tiempo y espacio.

La teoría recibe un golpe fatal en 1965 con el descubrimiento de fondo de microondas. Pues un

universo siempre igual no produciría radiación con características térmicas.

Teoría del universo oscilante

Hipótesis de Richard Tolman. Según esta teoría el universo sufre una serie infinita de

oscilaciones, cada una de ellas iniciándose con un big bang (expansión) y terminando

con un big crunch (contracción). En la teoría del universo oscilante La expansión del

universo producida por el big bang es frenada por la atracción de gravedad, pues la

gravedad atrae los cuerpos y finalmente los lleva a un nuevo colapso.

1 Golpe en contra: El universo no está cerrado, lo que presenta una dificultad a

la contracción (algunos objetos por su velocidad escapan de la gravedad que les

frena y atrae al centro).

2 Golpe en contra: La segunda ley de la termodinámica “la entropía” declara

que es imposible volver a un estado anterior de forma perfecta, cada ciclo será

peor que el anterior.


Física 4to Medio

Teoría del Big Bang

El padre de la teoría fue el sacerdote Georges Henri Joseph Edouard Lemaitre. Fred Hoyle

(astrónomo británico) un opositor de su hipótesis por burla le llamo “Big Bang” nombre por el

cual finalmente se le conoció finalmente, “Teoría del Big Bang”.

La teoría nos dice que toda la materia del universo se concentraba en una zona

extremadamente pequeña, la cual exploto o se expandió exponencialmente. La materia salió

impulsada en todas direcciones con gran energía. Tras choques la materia se agrupó y

concentro más en ciertos lugares. Se formaron de esta manera estrellas y galaxias, y se inició

una continua evolución del universo.

Aclaraciones o puntos de vista de la teoría

La materia no exploto.

Antes del big bang solo había NADA, es decir, ni materia, ni tiempo ni espacio.

La explosión “creo” la materia, energía, espacio y tiempo, y las leyes físicas.

Al evento inicial se le llama también “singularidad”.

NO SE SABE de dónde o como se inició esa singularidad.

En otras palabras: “Una singularidad en la nada produjo la materia, energía, tiempo y sus leyes. Tras el paso del

tiempo llegamos al hoy”.

Evidencia a favor

Edwin Hubble concluye que las galaxias se distancian (corrimiento al rojo, efecto Doppler Relativista). “Si se

distancian es por que en algún momento estaban juntas”.

En 1964 se descubrió la radiación de fondo cósmico de microondas, que serían los vestigios de la explosión.

Muchos científicos y astrónomos han dado aportes a la teoría.

Dudas que se plantean sobre la teoría

El universo es demasiado uniforme (en sus leyes y contenido) para ser producido por una explosión o expansión

tan súbita.

La radiación de fondo de microondas es homogénea, según la misma teoría hay objetos tan lejanos que no

deberían poder captarse, y no será homogénea.

El universo no solo se expande, acelera. La gravedad debería frenar la expansión y volver al centro, lo que no se

observa.

La explosión debía producir una zona de retorno y una de escape (producto de un freno gravitacional), pero se

observa un universo homogéneo.


Física 4to Medio

Para explicar cosas que no se comprenden (en la teoría) se usan otras que tampoco se comprenden; energía

oscura y materia oscura.

Una explosión y caos no explica como las leyes del universo son las mismas en todas las partes del universo.

Si todo se origina de una singularidad ¿por qué no siguen ocurriendo otras?

¿Por qué materia que es expulsada a increíble velocidad se uniría a otras y comenzaría a orbitar?

¿Por qué no hay un gran vacío en el centro de la explosión?

TEMA: ESTRELLAS

Clasificación Estelar

La primera clasificación estelar fue realizada por Hiparco de Nicea. El las clasifico por su brillo o facilidad

de observarlas, esto es, desde la “primera magnitud” hasta la “sexta magnitud”.

Clasificación tipo espectral y temperatura

Se analiza el espectro luminoso de la estrella (tipo de radiación, frecuencia o longitud de onda emitida). Permite conocer

los elementos que la componen, su temperatura superficial. El color se asocia a la temperatura de la misma. Entre más

azul la estrella es más caliente, entre más rojas es más fría. La clasificación del tipo espectral, también nos estrega

información sobre la temperatura. Conocida como Clasificación espectral de Harvard. Cada clase se subdivide del 0 al 9.

(O9 es cercano a B0)


Física 4to Medio

Clasificación por luminosidad y tamaño

La luminosidad de una estrella se relaciona directamente con el radio de la estrella. Esta clasificación mide las estrellas

por la energía luminosa que irradian. Conocido por Clasificación espectral Yerkes (temperatura y luminosidad). Las

categorías son:

0 Hipergigantes: Masa y luminosidad enormes

I Supergigantes: Gran masa, alto consumo de energía, vida corta.

II Gigantes luminosas: Intermedia entre las 2 anteriores

III Gigantes: Ha agotado todo el hidrogeno para fusión en el núcleo.

IV Subgigantes: si tiene una masa solar el centro se contrae y aumenta su temperatura.

V Estrellas de secuencia principal: en su núcleo se fusiona Hidrogeno en Helio, corresponde al 90% de la vida de

la estrella.

VI Sub enanas: Menor luminosidad que las de secuencia principal.

VII Enanas blancas: Remanente estelar, poco frecuente, cuando una estrella de 9 a 10 masas solares ha agotado

su combustible nuclear.

Procedimientos para medir características estelares

Las mediciones de las estrellas usan principalmente propiedades de la luz. La luz de una estrella se extiende y con la

distancia disminuye su intensidad, si se sabe cuándo debiera brillar, se puede saber cuán lejos está. Entre las técnicas

para realizar mediciones estelares podemos destacar:

El paralelaje estelar

Aplicaciones de trigonometría.

El efecto Doppler relativista (la luz permite conocer el movimiento de una estrella y el giro de una galaxia)

Evolución estelar


Física 4to Medio

Nacimiento estelar

Las estrellas se forman en nebulosas o nubes moleculares. Las nubes

contienen hidrogeno, helio y otros átomos en menor proporción, pero

todos en estado gaseoso. Por acción de la gravedad el material se

agrupa, e inicia su rotación.

El núcleo se condensa en protoestrellas. Con el aumento de gravedad y

el movimiento de las partículas incrementa su temperatura, y la estrella

comienza a brillar.

El aumento de temperatura permite la fusión nuclear del Hidrogeno en

Helio. La fuerza gravitatoria atrae las partículas al centro, pero la

energía liberada por la fusión se opone a la compresión. En este

equilibrio de fuerzas, se puede decir que ha nacido una estrella.

Secuencia principal

La estrella realiza la fusión de hidrogeno en su núcleo, como

fuente de su energía. Entre más grande es más rápidamente

consume su hidrogeno. Este proceso representa gran parte

de su vida. Tras el paso del tiempo se agotara el hidrogeno

disponible y se fusionan elementos más pesados. El

equilibrio interno de la estrella se ve afectado, la energía

liberada y la gravedad pierden su estado de equilibrio.

Finalizando esta fase la estrella aumenta su tamaño. Su

brillo aumenta, pero su temperatura es más fría. Su color se

acerca a los tonos rojos.

Etapa madura:

Se ha consumido el hidrogeno, y el camino que sigue depende de su

masa. Existen muchas subdivisiones en las posibilidades.

Menos de 10 masas solares:

La fusión de los elementos pesados incrementa la gravedad. La estrella hace implosión,

expulsado sus capas exteriores al espacio formando una nebulosa planetaria. El centro se

transforma en una enana blanca, que lentamente

se enfriará.


Física 4to Medio

Más de 10 masas solares.

Agotado el hidrogeno se inicia la fusión de elementos

más pesados. En la estrellas se formas capas. Se

producen reacciones violentas que hacen colapsar el

núcleo, produciéndose una gran explosión, una

supernova. Tras la explosión hay dos posibilidades

que quedan; una estrella de neutrones o un agujero

negro.

Diagrama Hertzsprung-Russell.

Magnitud aparente mide el brillo de una estrella mirada desde la Tierra. Depende de la distancia del astro a la

Tierra.

Magnitud absoluta mide el brillo que depende del propio astro y no de su distancia.

Hay que saber que el brillo disminuye con la ley de la inversa al cuadrado.

Danois Ejnar Hertzsprung y el estadounidense Henry Russell. Realizaron un diagrama de las estrellas según magnitud

absoluta y temperatura de la superficie. Se observa:

En el diagrama se observan las etapas posibles de la vida estelar: Secuencia principal (diagonal del diagrama), grupo de

super gigantes, grupos de gigantes y grupos de enanas blancas.


Física 4to Medio

Radiación electromagnética – luz visible

Radiación electromagnética resulta de la oscilación de campos magnéticos y eléctricos. Es una onda de energía que se

mueve a la velocidad de la luz. La luz visible es una forma de radiación electromagnética. Tiene una longitud de onda

característica. El humano ve desde el color violeta al rojo.

Bajo rojo infrarrojo

Sobre violeta ultravioleta

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TEMA: ELECTRICIDAD Cargas eléctricasroyalamerican.cl/assets/físmaterialdeapoyo4°.pdf · cargas, generalmente negativas. “Cargas entregadas = cargas recibidas” o “La suma