campo eléctrico and potencial eléctrico

campo eléctrico;
Artículo principal: Campo eléctrico. Ver también: La electrostática.
El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo eléctrico es creado por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y resulta en una fuerza ejercida sobre cualesquiera otras cargas colocadas dentro del campo. El campo eléctrico actúa entre dos cargas de una manera similar a la forma en que los actos de campo gravitacional entre dos masas, y como él, se extiende hacia el infinito y muestra una relación inversa del cuadrado de la distancia. [26] Sin embargo, hay una diferencia importante. La gravedad actúa siempre en la atracción, dibujo dos masas juntos, mientras que el campo eléctrico puede resultar en cualquiera de atracción o repulsión. Dado que los organismos grandes como planetas generalmente no tienen ninguna carga neta, el campo eléctrico a una distancia suele ser cero. Por lo tanto la gravedad es la fuerza dominante en la distancia en el universo, a pesar de ser mucho más débil. [27]


Las líneas de campo que emanan de una carga positiva por encima de un conductor plano
Un campo eléctrico varía generalmente en el espacio, [37] y su fuerza en cualquier punto se define como la fuerza (por unidad de carga) que se sintió por una carga estacionaria, insignificante si se coloca en ese punto [17]:. 469- 470 la carga conceptual, denominado una "carga de prueba ', debe ser extremadamente pequeña para evitar su propio campo eléctrico perturbar el campo principal y también debe ser estacionaria para evitar que el efecto de los campos magnéticos. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y la fuerza es un vector, por lo que se deduce que un campo eléctrico es también un vector, que tiene magnitud y dirección. Específicamente, es un campo de vector [17]:. 469-470

El estudio de los campos eléctricos creados por cargas estacionarias se llama electrostática. El campo puede ser visualizado por un conjunto de líneas imaginarias cuya dirección en cualquier punto es el mismo que el del campo. Este concepto fue introducido por Faraday, [38] cuyo término "líneas de fuerza" todavía a veces ve usar. Las líneas de campo son los caminos que una carga positiva punto trataría de hacer, ya que se vio obligado a desplazarse dentro del campo; Sin embargo, son un concepto imaginario sin existencia física, y el campo permea todo el espacio intermedio entre las líneas [38] Las líneas de campo que emanan de cargas estacionarias tener varias propiedades clave:. en primer lugar, que se originan en cargas positivas y terminan en cargas negativas ; segundo, que deben entrar en cualquier buen conductor en ángulo recto, y en tercer lugar, que nunca pueden cruzar ni encerrarse en sí mismos [17]:. 479

Un cuerpo conductor hueco lleva toda su carga en su superficie exterior. Por lo tanto, cero en todos los lugares del interior del cuerpo El campo es [24]:. 88 Este es el principio de funcionamiento de la jaula de Faraday, una concha metálica conductora que aísla el interior de los efectos eléctricos externos.

Los principios de la electrostática son importantes en el diseño de elementos de equipos de alta tensión. Hay un límite finito a la intensidad de campo eléctrico que puede ser soportada por cualquier medio. Más allá de este punto, avería eléctrica se produce un arco eléctrico y provoca descargas eléctricas entre las partes cargadas. Aire, por ejemplo, tiende a arco a través de pequeños huecos en intensidades de campo eléctrico que excedan de 30 kV por centímetro. Durante las brechas más grandes, su rigidez dieléctrica es más débil, tal vez 1 kV por centímetro. [39] La presencia natural más visible de esto es el rayo, origina cuando la carga se separa en las nubes por el aumento columnas de aire, y eleva el campo eléctrico en la aire mayor de lo que puede soportar. El voltaje de una gran nube rayo puede ser tan alta como 100 MV y tienen energías de descarga tan grande como 250 kWh. [40]

La intensidad de campo se ve muy afectada por objetos cercanos que llevan a cabo, y es especialmente intensa cuando se ve obligado a curva alrededor de objetos punzantes. Este principio se explota en el conductor de rayos, la fuerte pico de los cuales actúa para fomentar el rayo para desarrollar allí, en lugar de a la construcción que sirve para proteger a [41]: 155

El potencial eléctrico;
Artículo principal: El potencial eléctrico. Ver también: Voltaje, Batería (electricidad)
Dos pilas AA tienen cada uno un signo más marcado en un extremo.
Un par de pilas AA. El signo + indica la polaridad de la diferencia de potencial entre los terminales de la batería.
El concepto de potencial eléctrico está estrechamente vinculada a la del campo eléctrico. Una pequeña carga colocada dentro de un campo eléctrico experimenta una fuerza, y haber traído ese cargo a ese punto en contra de la fuerza de trabajo requiere. El potencial eléctrico en cualquier punto se define como la energía necesaria para llevar una carga de prueba unidad desde una distancia infinita lentamente a ese punto. Normalmente se mide en voltios, y un voltio es la posibilidad de que un julio de obra debe ser gastado para traer una carga de un culombio desde el infinito [17]:. 494-498 Esta definición de potencial, mientras que formal, tiene poco práctico aplicación, y un concepto más útil es el de diferencia de potencial eléctrico, y es la energía requerida para mover una unidad de carga entre dos puntos especificados. Un campo eléctrico tiene la característica especial de que es conservadora, lo que significa que el camino tomado por la carga de prueba es irrelevante:. Todas las rutas entre dos puntos especificados gastan la misma energía, y por lo tanto un valor único para la diferencia de potencial puede afirmar [17 ]: 494-498 el voltios está tan identificado fuertemente como la unidad de elección para la medición y la descripción de la diferencia de potencial eléctrico que la tensión término ve mayor uso cotidiano.

Para propósitos prácticos, es útil para definir un punto de referencia común a la que los potenciales se pueden expresar y se comparan. Si bien esto podría ser en el infinito, una referencia mucho más útil es la propia Tierra, que se supone que está en el mismo potencial en todas partes. Este punto de referencia, naturalmente, tiene el nombre de la tierra o el suelo. Tierra se supone que es una fuente infinita de cantidades iguales de carga positiva y negativa, y por lo tanto es eléctricamente no cargado y cargarse más. [42]

El potencial eléctrico es una cantidad escalar, es decir, que sólo tiene magnitud y no de dirección. Puede ser visto como análogo a la altura: así como un objeto lanzado caerá a través de una diferencia de alturas causadas por un campo gravitatorio, por lo que un cargo se 'caída' a través de la tensión causada por un campo eléctrico [43] Como los mapas alivio espectáculo. líneas de contorno marcado puntos de igual altura, un conjunto de líneas que marcan los puntos de igual potencial (conocido como equipotenciales) se pueden extraer alrededor de un objeto cargado electrostáticamente. Las equipotenciales cruzan todas las líneas de fuerza en ángulo recto. También deben estar paralelo a la superficie de un conductor, de lo contrario esto produciría una fuerza que moverá los portadores de carga a incluso el potencial de la superficie.

El campo eléctrico se define formalmente como la fuerza ejercida por unidad de carga, pero el concepto de potencial permite una definición más útil y equivalentes: el campo eléctrico es el gradiente local de la potencial eléctrico. Generalmente se expresa en voltios por metro, la dirección del vector del campo es la línea de mayor pendiente del potencial, y donde los equipotenciales encuentran más próximos entre sí [24]:. 60

Electric currentandElectric charge

La carga eléctrica;
Artículo principal: La carga eléctrica. Ver también: electrones, protones, y de iones.
Una cúpula de vidrio transparente tiene un electrodo externo que se conecta a través del cristal a un par de hojas de oro. Una varilla cargada toca el electrodo externo y hace que las hojas se repelen.
Cargue en un pan de oro electroscopio hace que las hojas para repeler visiblemente entre sí
La presencia de carga da lugar a una fuerza electrostática: cargos ejercen una fuerza sobre la otra, un efecto que se conoce, aunque no se entiende, en la antigüedad [17]:. 457 Una bola ligera suspendida de una cadena se puede cargar tocándolo con una varilla de vidrio que ha sido a su vez cargado frotando con un paño. Si una bola similar se pagan directamente en el mismo varilla de vidrio, que se encuentra para repeler el primero: la carga actúa para forzar las dos bolas de diferencia. Dos bolas que se cargan con una varilla de ámbar frotado también se repelen entre sí. Sin embargo, si una bola es cargada por la varilla de vidrio, y el otro por una varilla de ámbar, las dos bolas se encuentran para atraerse entre sí. Estos fenómenos se investigaron a finales del siglo XVIII por Charles-Augustin de Coulomb, quien dedujo que la carga se manifiesta de dos formas opuestas. Este descubrimiento llevó al axioma bien conocido:. Objetos similares cargada repelen y objetos opuestos se atraen cargada [17]

La fuerza actúa sobre las propias partículas cargadas, por lo tanto, la carga tiene una tendencia a propagarse lo más uniformemente posible sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya sea atractiva o repulsiva, está dada por la ley de Coulomb, que relaciona la fuerza al producto de las cargas y tiene una relación del inverso del cuadrado de la distancia entre ellos [23] [24]:. 35 El fuerza electromagnética es muy fuerte, en segundo lugar solamente en la fuerza de la interacción fuerte, [25], pero a diferencia de que la fuerza que actúa sobre todas las distancias. [26] en comparación con la fuerza gravitacional mucho más débil, la fuerza electromagnética empujando dos electrones, aparte de SI 1042 veces la de la atracción gravitatoria tirando de ellos juntos. [27]

Estudio ha demostrado que el origen de la carga es de ciertos tipos de partículas subatómicas que tienen la propiedad de la carga eléctrica. La carga eléctrica da lugar a e interactúa con la fuerza electromagnética, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las aerolíneas más familiares de carga eléctrica son los electrones y protones. Experimento ha mostrado acusación es una cantidad conservada, es decir, la carga neta dentro de un sistema aislado siempre se mantendrá constante independientemente de los cambios que tienen lugar dentro de ese sistema. [28] En el sistema, la carga puede ser transferida entre los organismos, ya sea por el contacto directo, o pasando a lo largo de un material conductor, tal como un alambre [24]: 2-5. el término informal electricidad estática se refiere a la presencia neto (o 'desequilibrio') de carga en un cuerpo, generalmente causada materiales disímiles cuando se frotan entre sí, la transferencia de carga de una a la otra.

La carga de los electrones y los protones es de signo opuesto, por lo tanto, una cantidad de carga puede ser expresada como negativo o positivo. Por convención, la carga transportada por los electrones es negativo, y que por protones positivos, una costumbre que se originó con la obra de Benjamin Franklin [29] La cantidad de carga que se da generalmente el símbolo Q y se expresa en culombios;. [30] cada electrón lleva la misma carga de aproximadamente -1,6022 × 10-19 culombios. El protón tiene una carga que es igual y opuesta, y así + 1,6022 × 10-19 culombios. La carga se no poseía sólo por la materia, sino también por antimateria, cada antipartícula que lleva una carga igual y opuesta a su partícula correspondiente. [31]

Cargo se puede medir por una serie de medios, un instrumento temprano siendo el electroscopio de pan de oro, que aunque todavía en uso para demostraciones en clase, ha sido reemplazado por el electrómetro electrónico [24]: 2-5.

corriente eléctrica;
Artículo principal: La corriente eléctrica
El movimiento de la carga eléctrica se conoce como una corriente eléctrica, cuya intensidad se mide en amperios. Actual puede constar de cualquier partículas cargadas en movimiento; más comúnmente son los electrones, pero cualquier carga en movimiento constituye una corriente.

Por convención histórico, una corriente positiva se define como tener la misma dirección de flujo como cualquier carga positiva que contiene, o fluya desde la parte más positiva de un circuito a la parte más negativa. Actual definido de esta manera se llama corriente convencional. El movimiento de los electrones cargados negativamente alrededor de un circuito eléctrico, una de las formas más familiares de corriente, por lo tanto se considera positivo en la dirección opuesta a la de los electrones. [32] Sin embargo, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir un flujo de partículas cargadas en cualquier dirección, o incluso en ambas direcciones a la vez. La convención de positivo a negativo es ampliamente utilizado para simplificar esta situación.

Dos alambres de metal forman una forma de V invertida. Fluye Un arco eléctrico naranja-blanco brillo cegador entre sus consejos.
Un arco eléctrico proporciona una demostración enérgica de la corriente eléctrica
El proceso por el cual la corriente eléctrica pasa a través de un material se denomina conducción eléctrica, y su naturaleza varía con la de las partículas cargadas y el material a través del cual están viajando. Ejemplos de corrientes eléctricas incluyen conducción metálica, donde los electrones fluyen a través de un conductor tal como metal, y la electrólisis, donde los iones (átomos cargados) fluyen a través de los líquidos, o por medio de plasmas tales como chispas eléctricas. Mientras que las propias partículas pueden moverse muy lentamente, a veces con una velocidad media de deriva sólo fracciones de un milímetro por segundo, [24]: 17 el campo eléctrico que les conduce en sí se propaga a cerca de la velocidad de la luz, lo que permite señales eléctricas para pasar rápidamente a lo largo de los cables. [33]

Actual provoca varios efectos observables, que históricamente eran los medios de reconocer su presencia. Que el agua podría ser descompuesto por la corriente de una pila voltaica fue descubierto por Nicholson y Carlisle en 1800, un proceso que ahora se conoce como electrólisis. Su trabajo se ha ampliado en gran medida por Michael Faraday en 1833. La corriente a través de una resistencia provoca un calentamiento localizado, un efecto James Prescott Joule estudió matemática en 1840. [24]: 23-24 Uno de los descubrimientos más importantes en relación a la corriente se hizo accidentalmente por Hans Christian Oersted en 1820, cuando, mientras se prepara una conferencia, fue testigo de la corriente en un alambre de molestar a la aguja de una brújula magnética. electromagnetismo [34] había descubierto, una interacción fundamental entre la electricidad y el magnetismo. El nivel de emisiones electromagnéticas generada por la formación de arco eléctrico es suficientemente alta para producir la interferencia electromagnética, que puede ser perjudicial para el funcionamiento de equipos adyacentes. [35]

En aplicaciones de ingeniería o de la casa, la corriente se describe a menudo como sea corriente continua (DC) o corriente alterna (AC). Estos términos se refieren a cómo la corriente varía en el tiempo. La corriente directa, tal como se produce por ejemplo a partir de una batería y requiere por la mayoría de los dispositivos electrónicos, es un flujo unidireccional desde la parte positiva de un circuito a la negativa [36]:. 11 Si, como es más común, este flujo se realiza por electrones , estarán viajando en la dirección opuesta. La corriente alterna es cualquier corriente que invierte la dirección en varias ocasiones; casi siempre esto toma la forma de una onda sinusoidal [36]:. 206-207 corriente alterna por lo tanto impulsos de ida y vuelta dentro de un conductor sin la carga que se mueve cualquier distancia neta en el tiempo. El valor promediado en el tiempo de una corriente alterna es igual a cero, pero ofrece energía en primero una dirección, y luego a la inversa. La corriente alterna se ve afectada por las propiedades eléctricas que no se observan bajo corriente continua de estado estacionario, tales como la inductancia y capacitancia [36]:. 223-225 Estas propiedades sin embargo pueden llegar a ser importante cuando los circuitos se somete a los transitorios, tales como cuando se energiza por primera vez.

Electricity

Electricity ;
La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos asociados con la presencia y el flujo de la carga eléctrica. Electricidad da una amplia variedad de efectos bien conocidos, tales como rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética y la corriente eléctrica. Además, la electricidad permite la creación y la recepción de la radiación electromagnética tal como ondas de radio.

En electricidad,; cargos producen campos electromagnéticos que actúan sobre otros cargos. La electricidad se produce debido a varios tipos de la física:

carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina sus interacciones electromagnéticas. Eléctricamente cargado cuestión está influenciado por, y produce, los campos electromagnéticos.
del campo eléctrico (ver la electrostática): un tipo especialmente sencillo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se está moviendo (es decir, no hay corriente eléctrica). El campo eléctrico produce una fuerza sobre otros cargos en sus proximidades.
potencial eléctrico: la capacidad de un campo eléctrico para hacer el trabajo de una carga eléctrica, mide en voltios.
corriente eléica:ctr un movimiento o flujo de partículas cargadas eléctricamente, mide típicamente en amperios.
electroimanes: cargas en movimiento producen un campo magnético. Las corrientes eléctricas generan campos magnéticos, y los campos magnéticos cambiantes generan corrientes eléctricas.
En la ingeniería eléctrica, la electricidad se utiliza para:
energizar equipos;
de energía eléctrica donde se utiliza la corriente eléctrica para
la electrónica que se ocupa de los circuitos eléctricos que involucran componentes eléctricos activos, tales como tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados y tecnologías de interconexión pasivos asociados.
Fenómenos eléctricos se han estudiado desde la antigüedad, aunque el progreso en la comprensión teórica permaneció lento hasta los siglos XVII y XVIII. Incluso entonces, las aplicaciones prácticas de la electricidad eran pocos, y no sería hasta finales del siglo XIX que los ingenieros fueron capaces de darle un uso industrial y residencial. La rápida expansión de la tecnología eléctrica en este momento transformado la industria y la sociedad. Extraordinaria versatilidad de Electricidad significa que se puede poner a un conjunto casi ilimitado de aplicaciones que incluyen el transporte, la calefacción, el alumbrado, las comunicaciones y la computación. La energía eléctrica es ahora la columna vertebral de la sociedad industrial moderna. [1]