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5/19/2018 Wiki Faraday

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ndice general

1 Sistema Cegesimal de Unidades 1

1.1 Unidades electromagnticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Unidades del sistema cegesimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.3 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4 Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.5 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.6 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Faradio 3

2.1 Mltiplos del SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Capacidad elctrica 43.1 Energa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2 Autocapacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.3 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 Voltio 6

4.1 Definicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.2 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.3 Analoga hidrulica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.4 Mltiplos del Sistema Internacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.5 Valores comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.6 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7


5 Carga elctrica 8

5.1 Unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5.2 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5.3 Naturaleza de la carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5.3.1 Carga elctrica elemental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5.4 Propiedades de las cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.4.1 Principio de conservacin de la carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

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ii NDICE GENERAL

5.4.2 Invariante relativista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.5 Densidad de carga elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.5.1 Densidad de carga lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.5.2 Densidad de carga superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.5.3 Densidad de carga volumtrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.6 Formas para cambiar la carga elctrica de los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.7 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.8 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11


6 Constante de Faraday 12

6.1 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

6.2 Referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

7 Ingeniera elctrica 13

7.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7.1.1 Siglo XIX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7.1.2 Los desarrollos ms modernos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

7.1.3 Un gran avance en la electrnica completa - transistores de estado slido . . . . . . . . . . 14

7.2 reas de conocimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.3 reas de desempeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4 Campos de accin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.1 Ingeniera electromecnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157.4.2 Ingeniera de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.3 Ingeniera electrnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.4 Microelectrnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.5 Procesamiento de seales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.6 Telecomunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.4.7 Electrnica de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.5 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.6 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15


8 Ley de Faraday de la electrlisis 16

8.1 Enunciado de las leyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

8.2 Forma matemtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

8.3 Notas y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

9 Corriente continua 18

9.1 Conversin de corriente alterna en continua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

9.2 Polaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

9.3 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

9.4 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
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NDICE GENERAL iii


10 Induccin electromagntica 20

10.1 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

10.2 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20


10.3.1 Animaciones y simulaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

11 Electrlisis 21

11.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

11.2 Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

11.2.1 Electrlisis del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

11.2.2 Aplicaciones de la electrlisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

11.3 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22


12 Diamagnetismo 23

12.1 Materiales diamagnticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

12.2 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24


13 Mechero Bunsen 25

13.1 Mecheros de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26


14 Hans Christian rsted 27

14.1 Biografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

14.2 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

14.3 Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28


15 William Hyde Wollaston 29

15.1 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

16 Motor Homopolar 30

16.1 El Disco de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

16.2 Desarrollo del generador homopolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

16.3 Descripcin y funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

16.3.1 Generador de tipo disco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

16.3.2 Generador de tambor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

16.4 Inductores unipolares astrofisicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

16.5 Explicacin fsica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

16.6 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

16.7 Referencias externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
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iv NDICE GENERAL

16.8 Referencias y lectura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

16.8.1 Notas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

16.8.2 Referencias generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

16.8.3 Lectura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33


17 Teora de campos 34

17.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

17.1.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

17.2 Campos Clsicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

17.3 Campos cunticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

17.4 Campos aleatorios continuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

18 Jaula de Faraday 37

18.1 Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

18.2 Demostracin terica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

18.3 Mtodo casero para crear una Jaula de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

18.4 Soluciones con este mtodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38


19 Historia de la electricidad 39

19.1 Siglo XVII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

19.1.1 William Gilbert: materialeselctricosy materialesanelctricos(1600) . . . . . . . . . . . . 4119.1.2 Otto von Guericke: las cargas elctricas (1660) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

19.2 Siglo XVIII: la Revolucin industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

19.2.1 Stephen Gray: losefluvios(1729) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

19.2.2 Charles Franois de Cisternay Du Fay:carga vtreaycarga resinosa(1733) . . . . . . . . . 42

19.2.3 Pieter van Musschenbroek: la botella de Leyden (1745) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

19.2.4 William Watson: la corriente elctrica (1747) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

19.2.5 Benjamin Franklin: el pararrayos (1752) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

19.2.6 Charles-Augustin de Coulomb: fuerza entre dos cargas (1777) . . . . . . . . . . . . . . . 43

19.2.7 Luigi Galvani: el impulso nervioso (1780) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4419.2.8 Alessandro Volta: la pila de Volta (1800) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

19.3 Principios del siglo XIX: el tiempo de los tericos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

19.3.1 Humphry Davy: la electrlisis (1807) y el arco elctrico (1808) . . . . . . . . . . . . . . . 45

19.3.2 Hans Christian rsted: el electromagnetismo (1819) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

19.3.3 Thomas Johann Seebeck: la termoelectricidad (1821) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

19.3.4 Andr-Marie Ampre: el solenoide (1822) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

19.3.5 William Sturgeon: el electroimn (1825), el conmutador (1832) y el galvanmetro (1836) . 46

19.3.6 Georg Simon Ohm: la ley de Ohm (1827) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

19.3.7 Joseph Henry: induccin electromagntica (1830) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

19.3.8 Johann Carl Friedrich Gauss: Teorema de Gauss de la electrosttica . . . . . . . . . . . . . 48
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NDICE GENERAL v

19.3.9 Michael Faraday: induccin (1831), generador (1831-1832), leyes y jaula de Faraday . . . 48

19.3.10 Heinrich Friedrich Lenz: ley de Lenz (1834) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

19.3.11 Jean Peltier: efecto Peltier (1834), induccin electrosttica (1840) . . . . . . . . . . . . . . 49

19.3.12 Samuel Morse: telgrafo (1833-1837) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

19.3.13 Ernst Werner M. von Siemens: Locomotora elctrica (1879) . . . . . . . . . . . . . . . . 5019.3.14 Charles Wheatstone: puente de Wheatstone (1843) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

19.3.15 James Prescott Joule: relaciones entre electricidad, calor y trabajo (1840-1843) . . . . . . . 51

19.3.16 Gustav Robert Kirchhoff: leyes de Kirchhoff (1845) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

19.3.17 William Thomson (Lord Kelvin): relacin entre los efectos Seebeck y Peltier (1851), cableflexible (1858) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

19.3.18 Heinrich Daniel Ruhmkorff: la bobina de Ruhmkorff genera chispas de alto voltaje (1851) . 52

19.3.19 Lon Foucault: corrientes de Foucault (1851) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

19.3.20 Znobe-Thophile Gramme: la primera dinamo (1870) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

19.3.21 Johann Wilhelm Hittorf: el primer tubo de rayos catdicos (1872) . . . . . . . . . . . . . 5319.3.22 James Clerk Maxwell: las cuatro ecuaciones de Maxwell (1875) . . . . . . . . . . . . . . . 54

19.4 Finales del siglo XIX: el tiempo de los ingenieros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

19.4.1 Alexander Graham Bell: el telfono (1876) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

19.4.2 Thomas Alva Edison: desarrollo de la lmpara incandescente (1879), Menlo Park y comer-cializacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

19.4.3 John Hopkinson: el sistema trifsico (1882) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

19.4.4 Heinrich Rudolf Hertz: demostracin de las ecuaciones de Maxwell y la teora electromag-ntica de la luz (1887) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

19.4.5 George Westinghouse: el suministro de corriente alterna (1886) . . . . . . . . . . . . . . . 5619.4.6 Nikola Tesla: desarrollo de mquinas elctricas, la bobina de Tesla (1884-1891) y el radio-

transmisor (1893) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

19.4.7 Charles Proteus Steinmetz: la histresis magntica (1892) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

19.4.8 Wilhelm Conrad Rntgen: los rayos X (1895) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

19.4.9 Michael Idvorsky Pupin: la bobina de Pupin (1894) y las imgenes de rayos X (1896) . . . 58

19.4.10 Joseph John Thomson: los rayos catdicos (1897) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

19.4.11 Hermanos Lumire: el inicio del cine (1895) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

19.4.12 Guglielmo Marconi: la telegrafa inalmbrica (1899) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

19.4.13 Peter Cooper Hewitt: la lmpara de vapor de mercurio (1901-1912) . . . . . . . . . . . . 6019.4.14 Gottlob Honold: el magneto de alta tensin, la buja (1902) y los faros parablicos (1913) . 61

19.5 Los cambios de paradigma del siglo XX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

19.5.1 Hendrik Antoon Lorentz: Las transformaciones de Lorentz (1900) y el efecto Zeeman (1902) 62

19.5.2 Albert Einstein: El efecto fotoelctrico (1905) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

19.5.3 Robert Andrews Millikan: El experimento de Millikan (1909) . . . . . . . . . . . . . . . 63

19.5.4 Heike Kamerlingh Onnes: Superconductividad (1911) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

19.5.5 Vladimir Zworykin: La televisin (1923) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

19.5.6 Edwin Howard Armstrong: Frecuencia modulada (FM) (1935) . . . . . . . . . . . . . . . 64

19.5.7 Robert Watson-Watt: El radar (1935) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

19.6 La segunda mitad del siglo XX: Era Espacial o Edad de la Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . 65
http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-


7/89

vi NDICE GENERAL

19.6.1 Ordenadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

19.6.2 Transistor, Electrnica digital y Superconductividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

19.6.3 El reto de la generacin de electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

19.6.4 Robtica y mquinas CNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

19.6.5 Lser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7019.6.6 Electrificacin de los ferrocarriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

19.6.7 Electromedicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

19.6.8 Telecomunicaciones e Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

19.7 Vase tambin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

19.8 Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

19.9 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

19.10Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

19.10.1 Vdeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

19.11Text and image sources, contributors, and licenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

19.11.1 Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

19.11.2 Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

19.11.3 Content license . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-http://-/?-


8/89

Captulo 1

Sistema Cegesimal de Unidades

ElSistema Cegesimal de Unidades, tambin llamadosistema CGS, es unsistema de unidadesbasado en elcentmetro, elgramoy elsegundo. Su nombre es el acr-nimo de estas tres unidades.

Fue propuesto por Gauss en 1832, e implantado porlaBritish Association for the Advancement of Science(BAAS, ahora BA) en 1874 incluyendo las reglas de for-macin de un sistema formado por unidades bsicas yunidades derivadas.[1]

El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazadopor el Sistema Internacional de Unidades. Sin embar-go an perdura su utilizacin en algunos campos cien-tficos y tcnicos muy concretos, con resultados venta-josos en algunos contextos. As, muchas de las frmulasdelelectromagnetismopresentan una forma ms sencillacuando se las expresa en unidades CGS, resultando ms

simple la expansin de los trminos env/c.LaOficina Internacional de Pesos y Medidas, reguladoradelSistema Internacional de Unidades, valora y recono-ce estos hechos e incluye en sus boletines referencias yequivalencias de algunas unidades electromagnticas delsistema CGS gaussiano, aunque desaconseja su uso.[2]

1.1 Unidades electromagnticas

A diferencia delSI, el sistema CGS no determina si debehaber una dimensin adicional para las magnitudes elec-

tromagnticas (en el SI es la corriente). De ah que hayavarios sistemas cegesimales en funcin de como se tratanlas constantes 0y 0. Las ecuaciones se ajustan segn elsistema concreto adoptado, aunque en la prctica apenasse usa ms que el de Gauss, donde ambas constantes setoman como 1 y a cambio aparece explcitamentec. Lasdimensiones, as, pueden tener exponentes semienteros.

En el SI la corriente elctricase define mediante la in-tensidad delcampo magnticoque presenta, y la cargaelctricase define comocorriente elctricaporunidad detiempo. En una variedad del CGS, elueso unidades elec-trostticas, la carga se define como la fuerza que ejerce

sobre otras cargas, y la corriente se define como cargapor unidad de tiempo. Una consecuencia de este mtodoes que laLey de Coulombno contiene unaconstante de

proporcionalidad.

Por ltimo, al relacionar los fenmenos electromagn-ticos al tiempo, lalongitudy lamasa, dependen de lasfuerzasobservadas en las cargas. Hay dos leyes funda-mentales en accin: la Ley de Coulomb, que describela fuerza electrosttica entrecargas, y la ley de Amp-re(tambin conocida como la ley de Biot-Savart), quedescribe la fuerza electrodinmica (o electromagntica)entrecorrientes.

Cada una de ellas contiene lasconstantes de proporciona-lidadk1yk2. La definicin esttica de campo magnticotiene otra constante, . Las dos primeras constantes serelacionan entre s a travs de lavelocidad de la luz,c(larazn entrek1y k2debe ser igual ac2 ).

De este modo se tienen varias opciones:

Una caracterstica del sistema CGS gaussiano es que elcampo elctricoy elcampo magnticotienen las mismasunidades. Existe aproximadamente media docena de sis-temas de unidades electromagnticas en uso, la mayorabasados en el sistema CGS. Estos incluyen el uem o uni-dades electromagnticas (escogidas de tal manera que laLey de Biot-Savartno tenga constante de proporcionali-dad), Gausiano y unidades Heaviside-Lorentz. Para com-plicar ms el asunto, algunos fsicos eingenierosutilizanpara el campo elctrico unidades hbridas, comovoltiosporcentmetro.

En el antiguo sistema de unidades electromagnticas ba-sado en elCGS que se us para estudiar la induccin mag-ntica la unidad de corriente no es el statamper sino elabamper = 10 amper, lo que permite llegar a definir elgauss como unidad de densidad de flujo magntico. En latabla siguiente se encontrar el statamper y el gauss comopertenecientes al moderno sistema CGS. Esto es inexac-to. El gauss no es una magnitud CGS sino electromagn-tica.

1.2 Unidades del sistema cegesimal

Los coeficientes 2998, 3336, 1113 y 8988 se de-rivan de la velocidad de la luz; exactamente va-len 299792458, 333564095198152, 1112650056 y

1
https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_(matem%C3%A1ticas)https://es.wikipedia.org/wiki/Cent%C3%ADmetrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savarthttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_proporcionalidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_proporcionalidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Amp%C3%A8rehttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Amp%C3%A8rehttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Longitudhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_proporcionalidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_proporcionalidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttps://es.wikipedia.org/wiki/Statcoulombhttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_tiempohttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_tiempohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Oficina_Internacional_de_Pesos_y_Medidashttps://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/British_Association_for_the_Advancement_of_Sciencehttps://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_(unidad_de_tiempo)https://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cent%C3%ADmetrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_unidades


9/89

2 CAPTULO 1. SISTEMA CEGESIMAL DE UNIDADES

89875517873681764.

Uncentmetrode capacidad es la capacitancia de unaesfera conductora, de 1 cm de radio, en el vaco.

1.3 Referencias[1] Bref historique du SI (en francs). Pars: BIPM. Con-

sultado el 07-09-2013.

[2] Bureau International des Poids et Mesures - The Interna-tional System of Mesures,videpgina 123 y siguientes.

1.4 Bibliografa

Feynman, Leighton and Sands.Lectures on physics.Addison-Wesley.ISBN 0-8053-9045-6.

Resnick,R. and Halliday, D. (1996).Physics. JohnWiley & Sons.ISBN 0-471-83202-2.

Tipler, Paul A. (2000). Fsica para la ciencia y latecnologa (2 volmenes). Barcelona: Ed. Revert.ISBN 84-291-4382-3.

1.5 Vase tambin

Sistema de unidades

Sistema Internacional de Unidades

Sistema Tcnico de Unidades

Sistema Anglosajn de Unidades

Unidades de Planck

1.6 Enlaces externos

Conversin de unidades

Bureau International des Poids et Mesures - The In-ternational System of Mesures

National Institute of Standards & Technology - Gui-de for the Use of the International System of Units(SI)
http://physics.nist.gov/cuu/pdf/sp811.pdfhttp://physics.nist.gov/cuu/pdf/sp811.pdfhttp://physics.nist.gov/cuu/pdf/sp811.pdfhttp://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdfhttp://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdfhttp://unit-converter.org/https://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_Planckhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Anglosaj%C3%B3n_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_T%C3%A9cnico_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/8429143823https://es.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/0471832022https://es.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/0805390456http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdfhttp://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdfhttp://www.bipm.org/fr/si/history-si/


10/89

Captulo 2

Faradio

Se denomina faradioo farad (smboloF), en honor aMichael Faraday, a la unidad decapacidad elctricadelSistema Internacional de Unidades(SI).

Un faradio es la capacidad de uncondensadorentre cuyasarmaduras existe una diferencia de potencial elctrico de

1voltio(1 V) cuando est cargado de una cantidad deelectricidad igual a unculombio(1 C).

Enelectrotecniamide ms especficamente la capacidadde un condensador o un sistema de conductores, es de-cir, la carga que puede almacenar cuando se le aplica unatensin.[1]

No debe confundirse con el faraday (unidad), que esuna antigua unidad de carga elctrica equivalente a laconstante de Faraday.

2.1 Mltiplos del SIA continuacin una tabla de los mltiplos y submltiplosdelSistema Internacional de Unidades.

Esta unidad del Sistema Internacional esnombrada as en honor a Michael Faraday.En las unidades del SI cuyo nombre provienedel nombre propio de una persona, la primeraletra del smbolo se escribe con mayscula(F), en tanto que su nombre siempre empiezacon una letraminscula(faradio), salvo en el

caso de que inicie una frase o un ttulo.Basado en The International System of Units,seccin 5.2.

Un MMFD (tambin escrito como mmfd) es una millo-nsima de un microfaradio (de un MF).[2]

2.2 Referencias

[1] Bureau international des poids et mesures (2006).cap.2,pg.54. Le Systme international d'units (8 edicin).ISBN 92-822-2213-6. Le farad est la capacit dun con-densateur lectrique entre les armatures duquel apparat

une diffrence de potentiel lectrique de 1 volt, lorsquilest charg dune quantit dlectricit gale 1 coulomb.

[2] MF - MMFD Conversion Chart(en ingls)

2.3 Vase tambin

Capacitancia

Daraf(Unidad recproca)

Electricidad

3
https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Darafhttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacitanciahttp://www.justradios.com/MFMMFD.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Especial:BookSources/92-822-2213-6https://es.wikipedia.org/wiki/ISBNhttp://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_fr.pdfhttp://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_fr.pdfhttp://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter5/5-2.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Min%C3%BAsculahttps://es.wikipedia.org/wiki/May%C3%BAsculahttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADmbolohttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electrotecniahttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacitorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday


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Captulo 3

Capacidad elctrica

Enelectromagnetismoyelectrnica, lacapacidad elc-trica, tambin conocida comocapacitancia, es la pro-piedad que tienen los cuerpos para mantener una cargaelctrica. La capacidad tambin es una medida de la can-tidad de energa elctrica almacenada para una diferen-

cia de potencial elctrico dada. El dispositivo ms comnque almacena energa de esta forma es el condensador. Larelacin entre ladiferencia de potencial(o tensin) exis-tente entre las placas del condensador y lacarga elctricaalmacenada en ste, se describe mediante la siguiente ex-presin matemtica:

C= QV

donde:

C es la capacidad, medida enfaradios(en honor alfsico experimentalMichael Faraday); esta unidades relativamente grande y suelen utilizarse subml-tiplos como el microfaradio o picofaradio.

Q es la carga elctrica almacenada, medida enculombios;

V es ladiferencia de potencial(o tensin), medidaenvoltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidadpositiva y que depende de la geometra del condensa-dor considerado (de placas paralelas, cilndrico, esfri-co). Otro factor del que depende es deldielctricoquese introduzca entre las dos superficies del condensador.Cuanto mayor sea laconstante dielctricadel material noconductor introducido, mayor es la capacidad.

En la prctica, la dinmica elctrica del condensador seexpresa gracias a la siguienteecuacin diferencial, que seobtiene derivando respecto al tiempo la ecuacin anterior.

i= dQdt

=CdVdt

Donde i representa la corriente elctrica, medida en

amperios.

C= Ad

Donde:

Ces la capacidad, en Faradios.

Aes el rea de las placas, en metros cuadrados.

es la constante dielectrica;

des la separacin entre las placas, en metros.

3.1 Energa

Laenerga almacenada en un condensador, medida enjoules, es igual al trabajorealizado para cargarlo. Con-sideremos un condensador con una capacidadC, con unacarga+qen una placa y-qen la otra. Para mover una pe-quea cantidad de carga dqdesde una placa hacia la otraen sentido contrario a la diferencia de potencial se deberealizar un trabajo dW :

dW = qC

dq

donde

Wes el trabajo realizado, medido enjulios;

qes la carga, medida encoulombios;

Ces la capacidad, medida enfaradios.

Es decir, para cargar un condensador hay que realizar untrabajo y parte de este trabajo queda almacenado en for-

ma de energa potencial electrosttica. Se puede calcularla energa almacenada en un condensador integrando estaecuacin. Si se comienza con un condensador descargado(q= 0) y se mueven cargas desde una de las placas haciala otra hasta que adquieran cargas +Qy-Qrespectiva-mente, se debe realizar un trabajoW:

Wcarga=

Q0

q

Cdq=

1

2

Q2

C =

1

2CV2 =Walmacenada

Combinando esta expresin con la ecuacin de arribaparala capacidad, obtenemos:

Walmacenada=1

2CV2 =

1

2

Q2

C

4
https://es.wikipedia.org/wiki/Faradiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Joule_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Derivadahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_diferencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_diel%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Faradiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo


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3.3. REFERENCIAS 5

donde

Wes la energa, medida enjulios;

Ces la capacidad, medida enfaradios;

Ves la diferencia de potencial, medido envoltios; Qes la carga almacenada, medida encoulombios.

3.2 Autocapacidad

Usualmente el trminocapacidad mutuase utiliza comoabreviatura del trminocapacidadentre dos conductorescercanos, como las placas de un condensador. Sin embar-go, para un conductor aislado tambin existe una propie-dad llamada auto-capacitancia que es la cantidad de carga

elctrica que debe agregarse a un conductor aislado pa-ra aumentar su potencial en un voltio, para as calcularla capacidad elctrica mediante un condensador parale-lo o plano. El punto de referencia terico para este po-tencial es una esfera hueca conductora, de radio infinito,centrado en el conductor. Usando este mtodo, la auto-capacitancia de una esfera conductora de radio R est da-da por:

C= 40R

Estos son algunos ejemplos de valores de auto-

capacitancia:

Para el plato de la parte superior de un generadorde Van de Graaff, normalmente una esfera de 20 cmde radio: 22.24 pF

El planeta Tierra: unos 710 F

3.3 Referencias
https://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_mutuahttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Voltioshttps://es.wikipedia.org/wiki/Faradiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)


13/89

Captulo 4

Voltio

Pilas ideadas porAlessandro Volta.

Elvoltio, ovolt, por smboloV, es launidad derivada delSistema Internacional para el potencial elctrico, la fuerzaelectromotrizy latensin elctrica. Recibe su nombre enhonor aAlessandro Volta, quien en 1800 invent lapilavoltaica, la primerabateraqumica.

4.1 Definicin

El voltio se define como la diferencia de potencial alolar-go de un conductor cuando unacorrientede unamperioutiliza unvatiodepotencia. Tambin se puede definir co-moV =J/C.

El voltio se define como la diferenciade potencial existen-te entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajode 1joulepara trasladar del uno al otro la cargade 1Culomb:

V = WA

= CF

= JC

= NmAs

= kgm2

As3 = Nm

C = kgm

2

Cs2

El instrumento de medicin para medir la tensin elctri-

ca es elvoltmetro.

4.2 Historia

En 1800, como resultado de un desacuerdo profesionalsobre la respuesta galvnica propugnada porLuigi Gal-vani,Alessandro Voltadesarroll su propiapila, que ala postre se convertira en precursora de labatera, queprodujo unacorriente elctricaconstante. Volta haba de-terminado la ms eficaz manera de utilizar metales paraproducirelectricidad, estos metales eran elzincy laplata.

En la dcada de 1880, el Congreso Internacional de elec-tricidad, ahora conocida comoComisin Electrotcnica

Internacional (IEC), aprob el voltio como unidad paramedir lafuerza electromotriz. En ese momento, el vol-tio estaba definido como ladiferencia de potenciala tra-vs de unconductor elctricocuando una corriente de unamperiodisipa un vatio depotencia. Antes de la evolu-cin de la tensin de voltaje estndar de Josephson, elvoltio se mantena usando en los laboratorios, especial-mente en los que construan bateras.

4.3 Analoga hidrulica

Se utiliza a lahidrulicaen muchas ocasiones para expli-carcircuitos elctricos, se suele comparar con elaguaenlas tuberas. El voltaje se asemeja a lapresindel aguaya que, en los fluidos, esta presin es la que determinalarapidezde los fluidos; semejante a los electrones en elcircuito elctrico. Lacorriente(enamperes), en la mis-ma analoga, es una medida del caudal de agua que fluyea travs de un determinado punto, la tasa de sta est de-terminada por la tensin y la potenciatotal se mide en

vatios.Se tiene una ecuacin para unir los tres criterios: volts amperes= Watts.

6
https://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperehttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Rapidezhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%A1ulicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttps://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Platahttps://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Pila_galv%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttps://es.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvanihttps://es.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvanihttps://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Pila_voltaicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Pila_voltaicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttps://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_Sistema_Internacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_Sistema_Internacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta


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4.7. ENLACES EXTERNOS 7

4.4 Mltiplos del Sistema Interna-cional

A continuacin una tabla de los mltiplos y submltiplosdelSistema Internacional de Unidades.

Esta unidad del Sistema Internacional esnombrada as en honor a Alessandro Volta.En las unidades del SI cuyo nombre provienedel nombre propio de una persona, la primeraletra del smbolo se escribe con mayscula(V), en tanto que su nombre siempre empiezacon una letra minscula(voltio), salvo en elcaso de que inicie una frase o un ttulo.Basado en The International System of Units,seccin 5.2.

4.5 Valores comunes

Multmetrodonde pueden medirse varias magnitudes elctricas,incluida latensin.

4.6 Vase tambin

Tensin elctrica

Ley de Ohm

Ohmio

Amperio

Vatio


Un diccionario tcnico de electricidad

Sistema Internacional de Medidas(en ingls)
http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter2/2-2/table3.html#volthttp://www.solomantenimiento.com/diccionario_electrico.htmhttps://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ohmiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetrohttp://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter5/5-2.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Min%C3%BAsculahttps://es.wikipedia.org/wiki/May%C3%BAsculahttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADmbolohttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades


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Captulo 5

Carga elctrica

Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.

Lacarga elctricaes unapropiedad fsicaintrnseca dealgunaspartculas subatmicasque se manifiesta median-tefuerzasde atraccin y repulsin entre ellas. Lamateriacargada elctricamente es influida por loscampos elec-tromagnticos, siendo a su vez, generadora de ellos. Ladenominada interaccin electromagnticaentre carga ycampo elctricoes una de las cuatrointeracciones funda-mentalesde lafsica. Desde el punto de vista delmodeloestndarla carga elctrica es una medida de la capacidadque posee una partcula para intercambiarfotones.

Una de las principales caractersticas de la carga elctri-ca es que, en cualquier proceso fsico, la carga total deun sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la sumaalgebraica de las cargas positivas y negativas no vara enel tiempo. Qi=Qf

La carga elctrica es de naturaleza discreta, fenmeno de-mostrado experimentalmente porRobert Millikan. Porrazones histricas, a los electrones se les asign carganegativa: 1, tambin expresadae. Losprotonestienencarga positiva: +1 o+e. A losquarksse les asigna car-ga fraccionaria: 1/3 o 2/3, aunque no se los ha podidoobservar libres en la naturaleza.[1]

5.1 Unidades

Enel Sistema Internacional de Unidades la unidad de car-ga elctrica se denominaculombioo coulomb (smbolo

C). Se define como la cantidad de carga que pasa por laseccin transversal de un conductor elctrico en un se-gundo, cuando lacorriente elctricaes de unamperio, yse corresponde con la carga de 6,241 509 1018 electro-nes aproximadamente.

5.2 Historia

Experimento de la cometa deBenjamn Franklin.

Desde laAntigua Greciase conoce que al frotarmbar

con una piel, sta adquiere la propiedad de atraer cuerposligeros tales como trozos depajayplumaspequeas. Sudescubrimiento se le atribuye alfilsofogriegoTales de

8
https://es.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Miletohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fil%C3%B3sofohttps://es.wikipedia.org/wiki/Plumashttps://es.wikipedia.org/wiki/Pajahttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81mbarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Antigua_Greciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Benjam%C3%ADn_Franklinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Quarkhttps://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Millikanhttps://es.wikipedia.org/wiki/Discretohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_est%C3%A1ndarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_est%C3%A1ndarhttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentaleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B3micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_f%C3%ADsica


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5.3. NATURALEZA DE LA CARGA 9

Mileto(ca. 639-547 a.C.), quin vivi hace unos 2500aos.[2]

El mdico inglsWilliam Gilbert(1540-1603) observque algunos materiales se comportan como el mbar alfrotarlos y que la atraccin que ejercen se manifiesta so-

bre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como elnombre griego correspondiente al mbar eselektron, Gil-bert comenz a utilizar el trminoelctricopara referirsea todo material quese comportaba como aqul, lo queori-gin los trminoselectricidadycarga elctrica. Adems,en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferen-ciacin de los fenmenoselctricosymagnticos.[2]

El descubrimiento de la atraccin y repulsin deelementosal conectarlos con materiales elctricos se atri-buye aStephen Gray. El primero en proponer la existen-cia de dos tipos de carga esCharles du Fay, aunque fueBenjamin Franklin quin al estudiarestosfenmenos des-

cubri como la electricidad de los cuerpos, despus de serfrotados, se distribua en ciertos lugares donde haba msatraccin; por eso los denomin (+) y (-).[2]

Sin embargo, fue solo hacia mediadosdel siglo XIX cuan-do estas observaciones fueron planteadas formalmente,gracias a los experimentos sobre la electrlisis que realizMichael Faraday, hacia 1833, y que le permitieron descu-brir la relacin entre laelectricidady lamateria; acompa-ado de la completa descripcin de los fenmenos elec-tromagnticos porJames Clerk Maxwell.

Posteriormente, los trabajos deJoseph John Thomsonaldescubrir elelectrny deRobert Millikanal medir su

carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturalezadiscreta de la carga.[2]

5.3 Naturaleza de la carga

La carga elctrica es una propiedad intrnseca de lamateriaque se presenta en dos tipos. stas llevan ahorael nombre con las queBenjamin Franklinlas denomin:cargas positivas y negativas.[3] Cuando cargas del mismotipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes seatraen. Con el advenimiento de la teora cuntica relati-vista, se pudo demostrar formalmente que las partculas,adems de presentar carga elctrica (sea nula o no), pre-sentan un momento magntico intrnseco, denominadoespn, que surge como consecuencia de aplicar la teorade la relatividad especial a la mecnica cuntica.

5.3.1 Carga elctrica elemental

Las investigaciones actuales de la fsica apuntan a quela carga elctrica es una propiedadcuantizada. La uni-dad ms elemental de carga se encontr que es la car-

ga que tiene elelectrn, es decir alrededor de 1,602 176487(40) 1019 culombios y es conocida como cargaelemental.[4] El valor de la carga elctrica de un cuerpo,

representada comoq o Q, se mide segn el nmero deelectrones que posea en exceso o en defecto.[5]

Esta propiedad se conoce comocuantizacin de la cargay el valor fundamental corresponde al valor de carga elc-trica que posee elelectrny al cual se lo representa como

e. Cualquier cargaqque exista fsicamente, puede escri-birse como N esiendoNun nmero entero, positivoo negativo.

Por convencin se representa a la carga del electrn co-mo-e, para el protn+e y para el neutrn, 0. La fsicade partculas postula que la carga de losquarks, partcu-las que componen a protones y neutrones toman valoresfraccionarios de esta carga elemental. Sin embargo, nun-ca se han observado quarks libres y el valor de su carga enconjunto, en el caso del protn suma +e y en el neutrnsuma 0.[6]

Aunque no tenemos una explicacin suficientemente

completa de porqu la carga es una magnitud cuantizada,que slo puede aparecer en mltiplos de la carga elemen-tal, se han propuestos diversas ideas:

Paul Diracmostr que si existe unmonopolo mag-nticola carga elctrica debe estar cuantizada.

En el contexto de lateora de Kaluza-Klein,OskarKleinencontr que si se interpretaba el campo elec-tromagntico como un efecto secundario de la cur-vatura de un espacio tiempo de topologa M S1

, entonces la compacidad de S1 comportara que

el momento lineal segn la quinta dimensin estaracuantizado y de ah se segua la cuantizacin de lacarga.

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de car-ga elctrica se denominaculombio(smbolo C) y se de-fine comola cantidad de carga que a la distancia de 1metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerzade 9109 N.

Un culombio corresponde a la carga de 6,241 509 1018

electrones.[7] El valor de la carga del electrn fue deter-minado entre1910y1917porRobert Andrews Millikan

y en la actualidad su valor en elSistema Internacionaldeacuerdo con la ltima lista de constantes delCODATApublicada es:[4]

e= 1C6,2415091018

= 1, 6021761019C

Como el culombio puede no ser manejable en algunasaplicaciones, por ser demasiado grande, se utilizan tam-bin sus submltiplos:

1C

1.000= 1mC

1C

1.000.000= 1C
https://es.wikipedia.org/wiki/CODATAhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikanhttps://es.wikipedia.org/wiki/1917https://es.wikipedia.org/wiki/1910https://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Oskar_Kleinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Oskar_Kleinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_Kaluza-Kleinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Monopolo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Monopolo_magn%C3%A9ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Paul_Dirachttps://es.wikipedia.org/wiki/Quarkhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuanticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADnhttp://-/?-https://es.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Millikanhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomsonhttps://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwellhttps://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisishttps://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttps://es.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Charles_du_Fayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Stephen_Grayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Elementoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/1603https://es.wikipedia.org/wiki/1540https://es.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert


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10 CAPTULO 5. CARGA ELCTRICA

Frecuentemente se usa tambin el sistema CGS cuyaunidad de carga elctrica es el Franklin(Fr). El valorde la carga elemental es entonces de aproximadamente4,8031010 Fr.

5.4 Propiedades de las cargas

5.4.1 Principio de conservacin de la carga

En concordancia con los resultados experimentales, elprincipio de conservacin de la carga establece que no haydestruccin ni creacin neta de carga elctrica, y afirmaque en todo procesoelectromagnticola carga total de unsistema aisladose conserva.

En un proceso deelectrizacin, el nmero total de proto-nes y electrones no se altera, slo existe una separacin

de las cargas elctricas. Por tanto, no hay destruccin nicreacin de carga elctrica, es decir, la carga total se con-serva. Pueden aparecer cargas elctricas donde antes nohaba, pero siempre lo harn de modo que la carga totaldel sistema permanezca constante. Adems esta conser-vacin es local, ocurre en cualquier regin del espacio porpequea que sea.[3]

Al igual que las otrasleyes de conservacin, la conserva-cin de la carga elctrica est asociada a una simetra dellagrangiano, llamada en fsica cunticainvariancia gauge.As por elteorema de Noethera cada simetra del lagran-giano asociada a un grupo uniparamtrico de transforma-

ciones que dejan el lagrangiano invariante le correspondeuna magnitud conservada.[8] La conservacin de la car-ga implica, al igual que la conservacin de la masa, queen cada punto del espacio se satisface unaecuacin decontinuidadque relaciona laderivadade la densidad decarga elctrica con la divergencia del vectordensidad decorriente elctrica, dicha ecuacin expresa que el cambioneto en la densidad de cargadentro de un volumen pre-fijadoVes igual a laintegralde la densidad de corrienteelctricaJsobre la superficieSque encierra el volumen,que a su vez es igual a laintensidadde corriente elctricaI:

t

V

dV =

S

J dS= I= Q

t

5.4.2 Invariante relativista

Otra propiedad de la carga elctrica es que es uninvariante relativista. Eso quiere decir que todos losobservadores, sin importar su estado de movimientoysuvelocidad, podrn siempre medir la misma cantidad

de carga.[5] As, a diferencia delespacio, el tiempo, laenergao elmomento lineal, cuando un cuerpo o partcu-la se mueve a velocidades comparables con la velocidad

delaluz, el valor desu carga no variar. El valor dela car-ga no vara de acuerdo a cun rpido se mueva el cuerpoque la posea.

5.5 Densidad de carga elctrica

Se llama densidad de carga elctrica a la cantidad de car-ga elctrica por unidad delongitud,reaovolumenquese encuentra sobre unalnea, unasuperficieo una regindel espacio, respectivamente. Por lo tanto se distingue enestos tres tipos de densidad de carga.[9] Se representaracon las letras griegaslambda(), para densidad de cargalineal,sigma(), para densidad de carga superficial yro(), para densidad de carga volumtrica.Puede haber densidades de carga tanto positivas comonegativas. No se debe confundir con ladensidad de por-tadores de carga.

A pesar de que las cargas elctricas son cuantizadas conq y, por ende, mltiplos de una carga elemental, en oca-siones las cargas elctricas en un cuerpo estn tan cerca-nas entre s, que se puede suponer que estn distribuidasde manera uniforme por el cuerpo del cual forman par-te. La caracterstica principal de estos cuerpos es que selos puede estudiar como si fueran continuos, lo que hacems fcil, sin perder generalidad, su tratamiento. Se dis-tinguen tres tipos de densidad de carga elctrica: lineal,superficialyvolumtrica.

5.5.1 Densidad de carga lineal

Se usa en cuerposlinealescomo, por ejemplo hilos.

= QL

Donde Q es la carga encerrada en el cuerpo y Les lalongitud. En elSistema Internacional de Unidades(SI) semide en C/m (culombiospormetro).

5.5.2 Densidad de carga superficial

Se emplea parasuperficies, por ejemplo una plancha me-tlica delgada como elpapel dealuminio.

= QS

dondeQes la carga encerrada en el cuerpo y Ses la su-perficie. En el SI se mide en C/m2 (culombios pormetrocuadrado).

5.5.3 Densidad de carga volumtrica

Se emplea para cuerpos que tienen volumen.

= QV
https://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadradohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadradohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Linealhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_portadores_de_cargahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_portadores_de_cargahttps://es.wikipedia.org/wiki/%CE%A1https://es.wikipedia.org/wiki/Sigmahttps://es.wikipedia.org/wiki/Lambdahttps://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADneahttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Longitudhttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Momento_linealhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tiempohttps://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Observadorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_relatividad_especialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Invariantehttps://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Integralhttps://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_vectorialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Derivadahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_continuidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_continuidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Noetherhttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_campo_de_gaugehttps://es.wikipedia.org/wiki/Lagrangianohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_conservaci%C3%B3nhttp://-/?-https://es.wikipedia.org/wiki/Electrizaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_aisladohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Statcoulombhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_CGS


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5.8. REFERENCIAS 11

donde Qes la carga encerrada en el cuerpo y Vel vo-lumen. En el SI se mide en C/m3 (culombios pormetrocbico).

5.6 Formas para cambiar la cargaelctrica de los cuerpos

Se denomina electrizacin al efecto de ganar o perder car-gas elctricas, normalmenteelectrones, producido por uncuerpo elctricamente neutro. Los tipos de electrificacinson los siguientes:

1. Electrizacin por contacto: Cuando ponemos uncuerpo cargado en contacto con un conductor sepuede dar una transferencia de carga de un cuerpo alotro y as el conductor queda cargado, positivamente

si cedi electrones o negativamente si los gan.

2. Electrizacin por friccin: Cuando frotamos un ais-lante con cierto tipo de materiales, algunos electro-nes son transferidos del aislante al otro material oviceversa, de modo que cuando se separan amboscuerpos quedan con cargas opuestas.

3. Carga por induccin: Si acercamos un cuerpo carga-do negativamente a un conductor aislado, la fuerzade repulsin entre el cuerpo cargado y los electronesde valencia en la superficie del conductor hace queestos se desplacen a la parte ms alejada del conduc-

tor al cuerpo cargado, quedando la regin ms cer-cana con una carga positiva, lo que se nota al haberuna atraccin entre el cuerpo cargado y esta parte delconductor. Sin embargo, la carga neta del conductorsigue siendo cero (neutro).

4. Carga por el Efecto Fotoelctrico: Sucede cuando seliberan electrones en la superficie de un conductor alser irradiado por luz u otra radiacin electromagn-tica.

5. Carga porElectrlisis: Descomposicin qumica deunasustancia, producida por el paso de una corriente

elctrica continua.6. Carga por Efecto Termoelctrico: Significa producir

electricidad por la accin del calor.

5.7 Vase tambin

Campo electrosttico

Electroscopio

Electromagnetismo

Generador de Van de Graaff

Interaccin electromagntica

Ley de Coulomb

Electricidad

Magnetismo

5.8 Referencias

[1] Eric W. Weisstein (2007). Charge (en ingls). Consul-tado el 12/02/2008.

[2] Profs. Casatroja - Ferreira. Electrosttica. Consultadoel 21/02/2008.

[3] Willians Barreto (2006). Carga elctrica. Consultado el26-02-2008.

[4] The NIST Reference on Constants, Units, and Uncer-tainty:elementary charge.NIST(2006). Consultado el

28-02-2008.[5] Electromagnetismo y ptica. Consultado el 27-02-

2008.

[6] Particle Data Group. Los graciosos quarks. Consultadoel 27/02/2008.

[7] Calculado como 1/e, dondee es el valor de la carga ele-mental.

[8] Mara Lourdes Dominguez Carrascoso (2005). Simetray leyes de conservacin. Consultado el 26/02/2008.

[9] Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo

(2007). Densidad de carga elctrica. Consultado el28/02/2008.


Wikiversidadalberga proyectos de aprendizajesobreCarga elctrica.Wikiversidad

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Captulo 6

Constante de Faraday

La constante de Faraday (smbolo F) es utilizada enfsicay qumica, y se define como la cantidad de cargaelctricaen unmol de electrones. La constante de Fa-raday fue nombrada as en honor del cientficobritnicoMichael Faraday. Es utilizada en los sistemas electroqu-

micos para calcular lamasade loselementosque se for-marn en unelectrodo.

Est representada por el smbolo F, y est dada por larelacin:[1]

F =NA e= 96 485, 3399(24) C mol1

dondeNAes elnmero de Avogadro (aproximadamente6,0221023 mol1) yees lacarga elctrica elemental, ola magnitud de la carga elctrica de unelectrn(aproxi-madamente 1.6021019 coulombiosporelectrn).

El valor deFfue calculado pesando la cantidad deplatadepositada en unareaccin electroqumicaen la que unacantidad determinada decorrientefue conducida en undeterminadotiempo. Este valor fue luego utilizado paracalcular elnmero de Avogadro. Las investigaciones con-tinan para determinar una manera ms exacta de calcu-larLa constante de Faraday, y por lo tanto elnmero deAvogadro. Inclusive hay planes de utilizar este valor pararedefinir elkilogramoen trminos de un nmero espec-fico de tomos.[2]

6.1 Vase tambin

Electrlisis

Mtodo electroanaltico

Michael Faraday

6.2 Referencia

[1] CODATA(2006):Faraday constant,NIST.

[2] Fuente: Informe anual de 1999 de la National PhysicalLaboratory, Teddington, Reino Unido)

12
https://es.wikipedia.org/wiki/National_Institute_of_Standards_and_Technologyhttp://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?f%7Csearch_for=faraday+constanthttps://es.wikipedia.org/wiki/CODATAhttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_electroanal%C3%ADticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisishttps://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttps://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadrohttps://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadrohttps://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tiempohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Platahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Coulombiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica#Carga_el%C3%A9ctrica_elementalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttps://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gentiliciohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica


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Captulo 7

Ingeniera elctrica

La ingeniera elctrica o ingeniera electricista esel campo de la ingeniera que se ocupa del estudioy la aplicacin de la electricidad, la electrnica y elelectromagnetismo. Aplica conocimientos de ciencias co-mo lafsicay las matemticaspara disear sistemas y

equipos que permiten generar, transportar, distribuiryutilizarlaenerga elctrica.

Dicha rea de la ingeniera es reconocida como carre-raprofesionalen todo elmundoy constituye una de lasreas fundamentales de la ingeniera desde elsiglo XIXcon lacomercializacindel telgrafo elctricoy la ge-neracin industrialde energa elctrica. Dada su evolu-cin en el tiempo, este campo ahora, abarca una serie dedisciplinas que incluyen la electrotecnia, laelectrnica,lossistemas de control, elprocesamiento de sealesy lastelecomunicaciones. Dependiendo del lugar y del contex-to en quese use, el trmino ingeniera elctrica puede o no

abarcar a laingeniera electrnica, la que surge como unasubdivisin de la misma y ha tenido una importante evo-lucin desde la invencin del tubo oVlvula termoinicay la radio. Cuando se hace esta distincin, generalmentese considera a la ingeniera elctrica como aquella ramaque aborda los problemas asociados a sistemas elctricosde gran escala o potencia, como los sistemas elctricosde transmisin de energa y de control de motores, etc.mientras que la ingeniera electrnica se considera queabarca sistemas de baja potencia, denominados tambincorrientes dbiles, sistemas de telecomunicaciones, con-trol y procesamiento de seales constituidos por semicon-

ductores y circuitos integrados.[1]

7.1 Historia

La electricidad ha sido materia de inters cientfico desdeprincipios del siglo XVII. El primer ingeniero electricistafue probablementeWilliam Gilbertquien dise el ver-sorium, un aparato que detectaba la presencia de obje-tos estticamente cargado. l tambin fue el primero enmarcar una clara distincin entre electricidad magnticay esttica y se le atribuye la creacin del trminoelectrici-

dad. En 1775 la experimentacin cientfica de AlessandroVolta result en la creacin del electrforo,unaparatoqueproducacarga elctrica esttica, y por el 1800 Volta in-

vent la pila voltica, el predecesor de la batera elctrica.

7.1.1 Siglo XIX

Thomas Edisonconstruy la primera red de energa elctrica delmundo.

Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX que las investiga-ciones dentro de la ingeniera elctrica empezaron a in-tensificarse. Algunos de los desarrollos notables en stesiglo incluyen el trabajo deGeorg Ohm, quien en1827midi la relacin entre corriente elctricay la diferen-cia de potenciales en un conductor, Michael Faradayelque descubri la induccin electromagnticaen1831, y

James Clerk Maxwell, quien en 1873 public la teoraunificada de la electricidad y magnetismo en su tratadoElectricity and Magnetism

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https://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwellhttps://es.wikipedia.org/wiki/1831https://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/1827https://es.wikipedia.org/wiki/Georg_Ohmhttps://es.wikipedia.org/wiki/Thomas_Edisonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Pila_galv%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad_est%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3forohttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttps://es.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttps://es.wikipedia.org/wiki/William_Gilberthttps://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_electr%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Telecomunicacioneshttps://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_de_se%C3%B1aleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_controlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electrotecniahttps://es.wikipedia.org/wiki/Industriahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%A9grafo_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Comerciohttps://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Profesi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aplicaciones_de_la_electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_distribuci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Matem%C3%A1ticashttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cienciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa


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14 CAPTULO 7. INGENIERA ELCTRICA

Nikola Teslahizo posibles las redes de transmisin de energaelctrica de larga distancia.

Durante estos aos, el estudio de la electricidad era am-pliamente considerado como una rama de la fsica. Nofue hasta finales del siglo XIX que las universidades em-pezaron a ofrecer carreras en ingeniera elctrica. LaUniversidad Tcnica de Darmstadttuvo la primera cte-dra y facultad de ingeniera elctrica en 1882. En 1883 laUniversidad Tcnica de Darmstadty laUniversidad Cor-nellempezaron a dar los primeros cursos de ingenieraelctrica, y en 1885 el University College de Londres fun-d la primera ctedra de ingeniera elctrica en el ReinoUnido. LaUniversidad de Misuriestableci el primer de-

partamento de ingeniera elctrica en los Estados Unidosen 1886.

Durante este perodo, el trabajo relacionado con la in-geniera elctrica se increment rpidamente. En 1882,Thomas Edisonencendi la primera red de energa elc-trica de gran escala que provea 110 volts de corrientecontinua a 59 clientes en el bajo Manhattan. En 1887,Nikola Teslallen un nmero de patentes sobre una for-ma de distribucin de energa elctrica conocida comocorriente alterna. En los aos siguiente una amarga riva-lidad entre Edison y Tesla, conocida como "La guerra delas corrientes", tom lugar sobre el mejor mtodo de dis-

tribucin. Eventualmente, la corriente alterna remplaz ala corriente continua, mientras se expanda y se mejorabala eficiencia de las redes de distribucin energtica.

7.1.2 Los desarrollos ms modernos

Durante el desarrollo de laradio, muchos cientficos e in-ventores contribuyeron a la tecnologa de la radio y laelectrnica. En sus experimentos de la fsica clsica de1888,Heinrich Hertztransmite ondas de radio con un

transmisor de chispa , y los detect mediante el uso dedispositivos elctricos sencillos. El trabajo matemticodeJames Clerk Maxwellen 1850 demostr la posibili-dad de las ondas de radio, pero Hertz fue el primero endemostrar su existencia. En 1895, Nikola Tesla fue capazde detectarseales de radiodesde eltransmisoren su la-boratorio en la ciudad deNueva Yorka unos 50 millas dedistancia, enWest Point, Nueva York (unos 80 kilme-tros).

En 1897, Karl Ferdinand Braun introdujo el tubo de rayoscatdicoscomo parte de unosciloscopio, una tecnologaque sera crucial para el desarrollo de latelevisin.John

Fleminginvent el primer tubo de radio, el diodo , en1904. Dos aos ms tarde, Robert von Lieben yLee DeForestdesarrollaron independientemente el tubo amplifi-cador, denominadotriodo. En 1895,Guglielmo Marconipromovieron el arte de mtodos inalmbricos hertzianas.Al principio, envi seales inalmbricas a una distanciade una milla y media. En diciembre de 1901, envi ondasinalmbricas que no fueron afectadas por la curvatura dela Tierra. Marconi luego transmite las seales inalmbri-cas a travs del Atlntico entre Poldhu,Cornualles, ySanJuan de Terranova, una distancia de2100 millas (3400 ki-lmetros). En 1920 Albert Hull desarroll el magnetrn

que eventualmente conduce al desarrollo del horno de mi-croondasen 1946 porPercy Spencer. En 1934, el ejrcitobritnico comenz a dar pasos hacia el radar (que tambinutiliza el magnetrn) bajo la direccin del Dr. Wimperis,que culmin en la operacin de la primera estacin deradar en Bawdsey en agosto de 1936.

En 1941Konrad Zusepresent elZ3, primera compu-tadora completamente funcional y programable del mun-do a travs de piezas electromecnicas. En 1943TommyFlowersdise y construy el Colossus, primer equipocompletamente funcional, electrnico, digital y progra-mable del mundo. En 1946, el ENIAC(Electronic Nu-

merical Integrator and Computer) de John Presper Ec-kerty John Mauchlyseguido, del inicio de la era de lacomputacin . El rendimiento de la aritmtica de estasmquinas permite a los ingenieros desarrollar completa-mente nuevas tecnologas y lograr nuevos objetivos, entreellos elprograma Apolo, que culmin conastronautas enla Luna.

7.1.3 Un gran avance en la electrnicacompleta - transistores de estado s-lido

La invencin deltransistora finales de 1947 porWilliamB. Shockley, John Bardeen y Walter Brattain de los
https://es.wikipedia.org/wiki/Walter_Brattainhttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Bardeenhttps://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockleyhttps://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockleyhttps://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Alunizajehttps://es.wikipedia.org/wiki/Alunizajehttps://es.wikipedia.org/wiki/Programa_Apolohttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Mauchlyhttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Presper_Eckerthttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Presper_Eckerthttps://es.wikipedia.org/wiki/ENIAChttps://es.wikipedia.org/wiki/Colossushttps://es.wikipedia.org/wiki/Tommy_Flowershttps://es.wikipedia.org/wiki/Tommy_Flowershttps://es.wikipedia.org/wiki/Z3https://es.wikipedia.org/wiki/Konrad_Zusehttps://es.wikipedia.org/wiki/Radarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Gran_Breta%C3%B1ahttps://es.wikipedia.org/wiki/Percy_Spencerhttps://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_microondashttps://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_microondashttps://es.wikipedia.org/wiki/Magnetr%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/San_Juan_de_Terranovahttps://es.wikipedia.org/wiki/San_Juan_de_Terranovahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cornualleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Guglielmo_Marconihttps://es.wikipedia.org/wiki/Triodohttps://es.wikipedia.org/wiki/Lee_De_Foresthttps://es.wikipedia.org/wiki/Lee_De_Foresthttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Ambrose_Fleminghttps://es.wikipedia.org/wiki/John_Ambrose_Fleminghttps://es.wikipedia.org/wiki/Televisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Osciloscopiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Karl_Ferdinand_Braunhttps://es.wikipedia.org/wiki/West_Point_(Nueva_York)https://es.wikipedia.org/wiki/Nueva_Yorkhttps://es.wikipedia.org/wiki/Radiotransmisorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwellhttps://es.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Radio_(receptor)https://es.wikipedia.org/wiki/Guerra_de_las_corrienteshttps://es.wikipedia.org/wiki/Guerra_de_las_corrienteshttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttps://es.wikipedia.org/wiki/Thomas_Edisonhttps://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Misurihttps://es.wikipedia.org/wiki/University_College_de_Londreshttps://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_Cornellhttps://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_Cornellhttps://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_T%C3%A9cnica_de_Darmstadthttps://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_T%C3%A9cnica_de_Darmstadthttps://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla


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7.4. CAMPOS DE ACCIN 15

Laboratorios Bell abri la puerta para los dispositivos mscompactos y llev al desarrollo del circuito integrado en1958 porJack Kilbyy de forma independiente en 1959porRobert Noyce. A partir de 1968,Ted Hoffy un equi-po de laIntel Corporationinvent el primer comercial demicroprocesador, que anunciaba el ordenador personal.

ElIntel 4004fue un procesador de cuatro bits lanzado en1971, pero en 1973, elIntel 8080, un procesador de ochobits, hizo posible el primer ordenador personal, elAltair8800.

7.2 reas de conocimiento

La ingeniera elctrica aplica conocimientos decienciascomo lafsicay lasmatemticas.

Considerando que esta rama de la ingeniera resulta ms

abstracta que otras, la formacin de un ingeniero electri-cista requiere una base matemtica que permita la abs-traccin y entendimiento de los fenmenos electromag-nticos.

Tras este tipo de anlisis ha sido posible comprender estarama de la fsica, mediante un conjunto de ecuaciones yleyes que gobiernan los fenmenos elctricos y magn-ticos. Por ejemplo, el desarrollo d

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