Fisica y quimica , circuitos , condensadores , electromagnetismo , gases nobles , soluciones acuosas

Ley de Coulomb

Muchos de estos dispositivos y fenómenos son complejos, pero derivan de las mismas leyes fundamentales del electromagnetismo. Una de las más importantes es la Ley de Coulomb , que describe la fuerza eléctrica entre objetos cargados. Formulado por el físico francés del siglo XVIII Charles-Augustin de Coulomb , es análogo a Ley de Newton para el [ 19459014] fuerza gravitacional . Ambas fuerzas gravitacionales y eléctricas disminuyen con el cuadrado de la distancia entre los objetos, y ambas fuerzas actúan a lo largo de una línea entre ellos.

En la ley de Coulomb, sin embargo, la magnitud y el signo de la fuerza eléctrica están determinados por la carga, en lugar de la masa, de un objeto. Por lo tanto, la carga determina cómo el electromagnetismo influye en el movimiento de los objetos cargados. (La carga es una propiedad básica de la materia. Cada componente de la materia tiene una carga eléctrica con un valor que puede ser positivo, negativo o cero.

Por ejemplo, electrones [ 19459005] están cargados negativamente y los núcleos atómicos están cargados positivamente. La mayor parte de la materia tiene una cantidad igual de carga positiva y negativa y, por lo tanto, tiene carga neta cero.

Según Coulomb, la fuerza eléctrica para cargas en reposo tiene las siguientes propiedades:(1) Las cargas similares se repelen entre sí y las cargas diferentes se atraen. Por lo tanto, dos cargas negativas se repelen entre sí, mientras que una carga positiva atrae una carga negativa.(2) La atracción o repulsión actúa a lo largo de la línea entre las dos cargas.(3) El tamaño de la fuerza varía inversamente como el cuadrado de la distancia entre las dos cargas.

Por lo tanto, si la distancia entre las dos cargas se duplica, la atracción o repulsión se debilita, disminuyendo a un cuarto del valor original. Si las cargas se acercan 10 veces, el tamaño de la fuerza aumenta en un factor de 100.(4) El tamaño de la fuerza es proporcional al valor de cada carga. La unidad utilizada para medir la carga es el coulomb (C). Si hubiera dos cargas positivas, una de 0.1 coulomb y la segunda de 0.2 coulomb, se repelerían entre sí con una fuerza que depende del producto 0.2 × 0.1. Si cada uno de los cargos se redujera a la mitad, la repulsión se reduciría a un cuarto de su valor anterior.

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La adherencia estática es un ejemplo práctico de la Fuerza de Coulomb . En la adherencia estática, las prendas hechas de material sintético acumulan una carga, especialmente en aire seco invierno . Un plástico o peine de goma pasado rápidamente a través del cabello también se carga y recoge pedazos de papel . El tejido sintético y el peine son aislantes ; cargar sobre estos objetos no puede moverse fácilmente de una parte del objeto a otra. De manera similar, una copiadora de oficina usa fuerza eléctrica para atraer partículas de tinta al papel.

 

Al igual que la ley de Coulomb, el principio de conservación de la carga es una ley fundamental de la naturaleza . De acuerdo con este principio, la carga de un sistema aislado no puede cambiar. Si aparece una partícula adicional cargada positivamente dentro de un sistema, se creará una partícula con una carga negativa de la misma magnitud al mismo tiempo; así, se mantiene el principio de conservación de la carga.

En la naturaleza, se crea un par de partículas con carga opuesta cuando la radiación de alta energía interactúa con la materia; un electrón y un positrón se crean en un proceso conocido como producción de pares .

La subdivisión más pequeña de la cantidad de carga que puede tener una partícula es la carga de un protón , +1.602 × 10 ⁻¹⁹ coulomb [19459005 ] El electrón tiene una carga de la misma magnitud pero signo opuesto, es decir, -1,602 × 10 ⁻¹⁹ coulomb.

Una linterna ordinaria batería entrega una corriente que proporciona un flujo de carga total de aproximadamente 5,000 coulomb, que corresponde a más de 10 ²² electrones, antes de que se agote. La corriente eléctrica es una medida del flujo de carga, como, por ejemplo, la carga que fluye a través de un cable.

El tamaño de la corriente se mide en amperios y se simboliza por i . Un amperios de corriente representa el paso de un coulomb de carga por segundo, o 6.2 billones de electrones (6.2 × 10 ¹⁸ electrones) por segundo. Una corriente es positiva cuando está en la dirección del flujo de cargas positivas; su dirección es opuesta al flujo de cargas negativas. 

Campos y fuerzas eléctricas

Sin embargo, las leyes de fuerza y ​​conservación son solo dos aspectos del electromagnetismo. Las fuerzas eléctricas y magnéticas son causadas por campos electromagnéticos. El término campo denota una propiedad del espacio, de modo que la cantidad del campo tiene un valor numérico en cada punto del espacio. Estos valores también pueden variar con el tiempo. El valor del eléctrico o campo magnético es un vector , es decir, una cantidad que tiene magnitud y dirección. El valor del campo eléctrico en un punto en el espacio, por ejemplo, es igual a la fuerza que se ejercería sobre una unidad de carga en esa posición en el espacio.

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Cada objeto cargado establece un campo eléctrico en el espacio circundante. Una segunda carga “siente” la presencia de este campo. La segunda carga es atraída hacia la carga inicial o rechazada, dependiendo de los signos de las cargas. Por supuesto, dado que la segunda carga también tiene un campo eléctrico, la primera carga siente su presencia y la segunda carga también la atrae o la repele.

 

El campo eléctrico de una carga se dirige lejos de la carga cuando la carga es positiva y hacia la carga cuando es negativa. El campo eléctrico de una carga en reposo se muestra en Figura 1 para varios lugares en el espacio. Las flechas apuntan en la dirección del campo eléctrico, y la longitud de las flechas indica la intensidad del campo en el punto medio de las flechas.

 

 

Si se colocara una carga positiva en el campo eléctrico, sentiría una fuerza en la dirección del campo. Una carga negativa sentiría una fuerza en la dirección opuesta a la dirección del campo.

 

En los cálculos, a menudo es más conveniente tratar directamente con el campo eléctrico que con las cargas. Con frecuencia, se sabe más sobre el campo que sobre la distribución de cargas en el espacio.

 

Por ejemplo, la distribución de cargas en conductores es generalmente desconocida porque las cargas se mueven libremente dentro del conductor. Sin embargo, en situaciones estáticas, el campo eléctrico en un conductor en equilibrio tiene un valor definido, cero, porque cualquier fuerza sobre las cargas dentro del conductor las redistribuye hasta que el campo desaparezca. La unidad de campo eléctrico es newtons por culombio, o voltios por metro.

 

El potencial eléctrico es otro campo útil. Proporciona una alternativa al campo eléctrico en problemas electrostáticos. Sin embargo, el potencial es más fácil de usar porque es un número único, un escalar, en lugar de un vector.

 

La diferencia de potencial entre dos lugares mide el grado en que las cargas se ven influenciadas para moverse de un lugar a otro. Si el potencial es el mismo en dos lugares (es decir, si los lugares tienen el mismo voltaje ), las cargas no se verán influenciadas para moverse de un lugar a otro.

 

El potencial en un objeto o en algún punto del espacio se mide en voltios; es igual a la energía electrostática que una unidad de carga tendría en esa posición. En una batería típica de automóvil de 12 voltios , el terminal de la batería que está marcado con un signo + tiene un potencial de 12 voltios mayor que el potencial del terminal marcado con el signo -. Cuando un cable, como el filamento del faro de un automóvil, se conecta entre los terminales + y – de la batería, las cargas se mueven a través del filamento como corriente eléctrica y calientan el filamento y el filamento caliente irradia luz .

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2.3: Electron-voltios

condensadores

2.4: una carga puntual y un plano conductor infinito

condensadores

2.5: una carga puntual y una esfera conductora

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2.6: Dos electrodos semicilíndricos

condensadores

3.1: Introducción

condensadores

3.10: Un ejemplo geofísico

 

 

Desarrollo de la tecnología electromagnética

La ​​tecnología electromagnética comenzó con el descubrimiento de Faraday de la inducción en 1831 ( ver arriba ). Su demostración de que un campo magnético cambiante induce una corriente eléctrica en un circuito cercano mostró que la energía mecánica puede convertirse en energía eléctrica. Proporcionó la base para la generación de energía eléctrica , lo que condujo directamente a la invención de la dinamo y el motor eléctrico. El hallazgo de Faraday también resultó crucial para los sistemas de iluminación y calefacción.

 

La ​​industria eléctrica temprana estuvo dominada por el problema de generar electricidad a gran escala. Un año después del descubrimiento de Faraday, se demostró en París un pequeño generador accionado a mano en el que un imán giraba alrededor de bobinas .

 

En 1833 apareció un modelo inglés que presentaba la disposición moderna de rotar las bobinas en el campo de un imán fijo. Para 1850, los generadores se fabricaban comercialmente en varios países. Se usaron imanes permanentes para producir el campo magnético en los generadores hasta que se descubrió en 1866 el principio del generador autoexcitado . (Un generador autoexcitado tiene campos magnéticos más fuertes porque utiliza electroimanes alimentados por el generador en sí.) En 1870 Zénobe Théophile Gramme , un fabricante belga, construyó el primer generador práctico capaz de producir una corriente continua.

 

Pronto se descubrió que el campo magnético es más efectivo si los devanados de la bobina están incrustados en ranuras en la armadura de hierro giratoria. La armadura ranurada , todavía en uso hoy en día, fue inventada en 1880 por el ingeniero sueco Jonas Wenström.

 

El descubrimiento de Faraday en 1831 del principio del transformador de corriente alterna (CA) no se puso en práctica hasta fines de la década de 1880, cuando el acalorado debate sobre los méritos de los sistemas de corriente continua y corriente alterna para la transmisión de energía se resolvió a favor de este último.

 

Al principio, la única consideración seria para energía eléctrica fue iluminación de arco , en la cual una luz brillante es emitida por una chispa eléctrica entre dos [19459044 ] electrodos . Sin embargo, la lámpara de arco era demasiado potente para uso doméstico, por lo que se limitaba a grandes instalaciones como faros , estaciones de tren y grandes almacenes. El desarrollo comercial de una lámpara de incandescencia , inventada por primera vez en la década de 1840, se retrasó hasta que se pudo fabricar un filamento que calentara a incandescencia sin derretirse y hasta un [19459050 satisfactorio ] tubo de vacío podría construirse.

 

La bomba de mercurio , inventada en 1865, proporcionó un vacío adecuado, y un filamento de carbono satisfactorio fue desarrollado independientemente por el físico inglés Sir Joseph Wilson Swan y el estadounidense inventor Thomas Edison a fines de la década de 1870. Para 1880, ambos habían solicitado patentes para sus lámparas incandescentes, y el consiguiente litigio entre los dos hombres se resolvió mediante la formación de una empresa conjunta en 1883.

 

Gracias a la lámpara incandescente , la iluminación eléctrica se convirtió en una parte aceptada de la vida urbana en 1900. La lámpara de filamento tungsteno , introducida a principios de 1900, fue durante mucho tiempo la principal forma de lámpara eléctrica, aunque fue reemplazada por un gas fluorescente más eficiente lámparas de descarga y diodos emisores de luz ( LED ).

 

La ​​electricidad adquirió una nueva importancia con el desarrollo del motor eléctrico . Esta máquina, que convierte la energía eléctrica en energía mecánica , se ha convertido en un componente integral de una amplia variedad de dispositivos que van desde electrodomésticos de cocina y equipos de oficina hasta robots industriales y vehículos de tránsito rápido. Aunque el principio del motor eléctrico fue ideado por Faraday en 1821, no se produjo ninguna unidad comercialmente significativa hasta 1873.

De hecho, el primer motor importante AC , construido por el El inventor serbio-estadounidense Nikola Tesla , no se demostró en Estados Unidos hasta 1888. Tesla comenzó a producir sus motores en asociación con Westinghouse Electric Company unos años después de que DC motores se instalaran en trenes en Alemania e Irlanda . A finales del siglo XIX, el motor eléctrico había adquirido una forma moderna reconocible.

 

Las mejoras posteriores rara vez han involucrado ideas radicalmente nuevas. Sin embargo, la introducción de mejores diseños y nuevos rodamientos, armadura , materiales magnéticos y de contacto ha dado como resultado la fabricación de motores más pequeños, más baratos, más eficientes y confiables.

 

La ​​industria moderna de comunicaciones se encuentra entre los productos más espectaculares de electricidad . Los sistemas telegráficos que utilizan cables y receptores electroquímicos o electromecánicos simples proliferaron en el oeste Europa y los Estados Unidos durante la década de 1840. Se instaló un cable operable bajo el Canal Inglés en 1865, y un par de cables transatlánticos se colocaron con éxito un año después. Para 1872, casi todas las principales ciudades del mundo estaban conectadas por telégrafo.

 

 

Alexander Graham Bell patentó el primer teléfono práctico en los Estados Unidos en 1876, y los primeros servicios de telefonía pública estaban funcionando en pocos años. En 1895, el físico británico Sir Ernest Rutherford adelantó las investigaciones científicas de Hertz sobre ondas de radio y señales de radio transmitidas durante más de un kilómetro. Guglielmo Marconi , un físico e inventor italiano, estableció comunicaciones inalámbricas a través del Atlántico empleando ondas de radio de aproximadamente 300 a 3.000 metros longitud de onda en 1901 Las transmisiones de radio de difusión se establecieron durante la década de 1920.

 

 

Las transmisiones telefónicas por ondas de radio , la grabación eléctrica y reproducción de sonido y la televisión fueron posibles gracias al desarrollo del tubo triodo . Este tubo de tres electrodos, inventado por el ingeniero estadounidense Lee de Forest , permitió por primera vez la amplificación de señales eléctricas. Conocido como el Audion , este dispositivo desempeñó un papel fundamental en el desarrollo temprano de la industria electrónica .

 

La ​​primera transmisión telefónica a través de señales de radio se realizó desde Arlington , Virginia , a la Torre Eiffel en París en 1915, y un servicio de radio teléfono comercial entre Nueva York y Londres se inició en 1927. Además de estos esfuerzos, la mayor parte del trabajo de desarrollo de este período estaba vinculado a las industrias de entretenimiento de radio y fonógrafo y la industria del sonido . Se avanzó rápidamente hacia la transmisión de imágenes en movimiento , especialmente en Gran Bretaña ; justo antes de Segunda Guerra Mundial el British Broadcasting Corporation inauguró el primer servicio de televisión pública . Hoy en día, muchas regiones del espectro electromagnético se utilizan para las comunicaciones, incluidas las microondas en el rango frecuencia de aproximadamente 7 × 10 ⁹ hertz por enlaces de comunicación por satélite y luz infrarroja a una frecuencia de aproximadamente 3 × 10 ¹⁴ hertz para sistemas de comunicaciones de fibra óptica.

 

Hasta 1939, la industria electrónica se ocupaba casi exclusivamente de las comunicaciones y el entretenimiento de transmisión. Científicos e ingenieros en Gran Bretaña , Alemania , Francia y Estados Unidos iniciaron la investigación en radar [ 19459005] sistemas capaces de detección de aeronaves y control de fuego antiaéreo durante la década de 1930, sin embargo, y esto marcó el comienzo de una nueva dirección para la electrónica. Durante la Segunda Guerra Mundial y después, la industria electrónica hizo avances paralelos solo a los de la industria química . La televisión se convirtió en un lugar común y surgió una amplia gama de nuevos dispositivos y sistemas, especialmente la computadora electrónica digital .

 

La ​​revolución electrónica de la última mitad del siglo XX fue posible en gran parte gracias a la invención del transistor (1947) y desarrollos posteriores como el circuito integrado . (Para una cobertura detallada de estos y otros avances importantes, ver electrónica .) Esta miniaturización e integración de elementos del circuito ha llevado a una disminución notable en el tamaño y costo de equipos electrónicos y un aumento igualmente impresionante en su confiabilidad.

Frank Neville H. Robinson
Edwin Kashy
Sharon Bertsch McGrayne

Desarrollo de la batería

La invención de la batería en 1800 hizo posible por primera vez avances importantes en las teorías de corriente eléctrica y electroquímica . Tanto ciencia como tecnología se desarrollaron rápidamente como resultado directo, lo que llevó a algunos a llamar al siglo XIX la era de electricidad .

 

El desarrollo de la batería fue el resultado accidental de experimentos biológicos realizados por Luigi Galvani . Galvani, profesor de anatomía en la Academia de Ciencias de Bolonia, estaba interesado en la electricidad en pescado y otros animales. Un día notó que las chispas eléctricas de una máquina electrostática causaban contracciones musculares en una rana disecada que yacía cerca. Al principio, Galvani supuso que el fenómeno era el resultado de electricidad atmosférica porque se podían observar efectos similares durante tormentas eléctricas . Más tarde descubrió que cada vez que una pieza de metal conectaba el músculo y el nervio de la rana, el músculo se contraía. Aunque Galvani se dio cuenta de que algunos metales parecían ser más efectivos que otros para producir este efecto, concluyó incorrectamente que el metal transportaba un fluido , que identificó con electricidad animal, desde el nervio hasta el músculo. Las observaciones de Galvani, publicadas en 1791, suscitaron considerable controversia y especulación.

 

Alessandro Volta , físico de la cercana Universidad de Pavía, había estado estudiando cómo la electricidad estimula los sentidos del tacto , gusto , y visión. Cuando Volta puso una moneda de metal encima de su lengua y otra moneda de un metal diferente debajo de su lengua y conectó sus superficies con un alambre, las monedas sabían saladas. Al igual que Galvani, Volta asumió que estaba trabajando con electricidad animal hasta 1796 cuando descubrió que también podía producir una corriente cuando sustituyó un trozo de cartón empapado en salmuera por su lengua. Volta conjeturó correctamente que el efecto fue causado por el contacto entre el metal y un cuerpo húmedo. Alrededor de 1800 construyó lo que ahora se conoce como pila voltaica que consiste en capas de plata , cartón húmedo y zinc , repetido en ese orden, comenzando y terminando con un metal diferente. Cuando unió la plata y el zinc con un cable , la electricidad fluyó continuamente a través del cable. Volta confirmó que los efectos de su pila eran equivalentes en todos los sentidos a los de la electricidad estática. En 20 años, el galvanismo, como se llamó entonces a la electricidad producida por una reacción química , se unió inequívocamente a la electricidad estática. Más importante aún, la invención de Volta proporcionó la primera fuente de corriente eléctrica continua. Esta rudimentaria forma de batería produjo un voltaje más pequeño que el Leyden jarra , pero era más fácil de usar porque podía suministrar una corriente constante y no tenía que recargarse.

 

 

La controversia entre Galvani, quien erróneamente pensó que la electricidad se originó en el nervio del animal, y Volta, que se dio cuenta de que provenía del metal, había dividido a los científicos en dos campos. Galvani fue apoyado por Alexander von Humboldt en Alemania, mientras que Volta fue respaldado por Coulomb y otros físicos franceses.

 

Dentro de las seis semanas posteriores al informe de Volta, dos científicos ingleses, William Nicholson y Anthony Carlisle, usaron un químico batería para descubrir electrólisis (el proceso en el cual una corriente eléctrica produce una reacción química) e inicia la ciencia de electroquímica . En su experimento, los dos emplearon una pila voltaica para liberar hidrógeno y oxígeno del agua. Ataron cada extremo de la pila a los cables de latón y colocaron los extremos opuestos de los cables en agua salada . La sal convirtió el agua en un conductor. Hidrógeno gas acumulado al final de un cable; El extremo del otro cable estaba oxidado. Nicholson y Carlisle descubrieron que la cantidad de hidrógeno y oxígeno liberada por la corriente era proporcional a la cantidad de corriente utilizada. En 1809, el químico inglés Humphry Davy había usado una batería más fuerte para liberar por primera vez varios metales muy activos: sodio , potasio , [19459084 ] calcio , estroncio , bario y magnesio —de sus líquidos compuestos . Faraday, quien era el asistente de Davy en ese momento, estudió electrólisis cuantitativamente y demostró que la cantidad de energía necesaria para separar un gramo de una sustancia de su compuesto está estrechamente relacionada con el [19459092 ] peso atómico de la sustancia. La electrólisis se convirtió en un método para medir la corriente eléctrica, y la cantidad de carga que libera un gramo de peso atómico de un elemento simple ahora se llama faraday en su honor.

 

Una vez que los científicos pudieron producir corrientes con una batería, pudieron estudiar cuantitativamente el flujo de electricidad. Debido a la batería, el físico alemán Georg Simon Ohm pudo cuantificar de manera experimental en 1827 precisamente un problema que Cavendish solo pudo investigar cualitativamente unos 50 años antes, a saber, la capacidad de un material para conducir electricidad. El resultado de este trabajo ( Ley de Ohm ) explica cómo la resistencia al flujo de carga depende del tipo de conductor y de su longitud y diámetro. Según la formulación de Ohm, el flujo de corriente a través de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial o voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia, es decir, i = V / [19459055 ] R . Por lo tanto, duplicar la longitud de un cable eléctrico duplica su resistencia , mientras que duplicar el área de la sección transversal del cable reduce la resistencia a la mitad. La ley de Ohm es probablemente la ecuación más utilizada en diseño eléctrico.

Estudios experimentales y teóricos de fenómenos electromagnéticos

Uno de los grandes puntos de inflexión en el desarrollo de las ciencias físicas fue Anuncio de Hans Christian Ørsted en 1820 que las corrientes eléctricas producen efectos magnéticos. (Ørsted hizo su descubrimiento mientras daba clases a una clase de estudiantes de física . Colocó por casualidad un cable que transportaba corriente cerca de una aguja brújula y se sorprendió al ver que la aguja se balanceaba en ángulo recto el cable.) El descubrimiento fortuito de Ørsted demostró que la electricidad y el magnetismo están vinculados. Su hallazgo, junto con el descubrimiento posterior de Faraday de que un campo magnético cambiante produce una corriente eléctrica en un circuito cercano , formó la base de la teoría unificada de James Clerk Maxwell de James Clerk Maxwell del electromagnetismo y la mayoría de la electrotecnología moderna.

 

Una vez que el experimento de Ørsted reveló que las corrientes eléctricas tienen efectos magnéticos, los científicos se dieron cuenta de que debe haber fuerzas magnéticas entre las corrientes. Comenzaron a estudiar las fuerzas de inmediato. Un físico francés, François Arago , observó en 1820 que una corriente eléctrica orientará las limaduras de hierro no magnetizadas en un círculo alrededor del cable. Ese mismo año, otro físico francés, André-Marie Ampère , desarrolló las observaciones de Ørsted en términos cuantitativos. Ampère mostró que dos cables paralelos que transportan corrientes eléctricas se atraen y repelen entre sí como imanes. Si las corrientes fluyen en la misma dirección, los cables se atraen entre sí; Si fluyen en direcciones opuestas, los cables se repelen entre sí. A partir de este experimento, Ampère pudo expresar la regla de la mano derecha para la dirección de la fuerza en una corriente en un campo magnético. También estableció experimental y cuantitativamente las leyes de fuerza magnética entre corrientes eléctricas. Sugirió que las corrientes eléctricas internas son responsables de imanes permanentes y de materiales altamente magnetizables como el hierro. Con Arago demostró que las agujas de acero se vuelven más fuertemente magnéticas dentro de una bobina que transporta una corriente eléctrica. Los experimentos en bobinas pequeñas demostraron que, a grandes distancias, las fuerzas entre dos de estas bobinas son similares a las de dos imanes de barra pequeños y, además, que una bobina se puede reemplazar por un imán de barra de tamaño adecuado sin cambiar las fuerzas. El momento magnético de este imán equivalente fue determinado por las dimensiones de la bobina, su número de vueltas y la corriente que fluye a su alrededor.

 

William Sturgeon de Inglaterra y Joseph Henry del Estados Unidos descubrió el desarrollo de Ørsted 19459140] electroimanes durante la década de 1820. Sturgeon envolvió 18 vueltas de alambre de cobre desnudo alrededor de una barra de hierro en forma de U. Cuando encendió la corriente, la barra se convirtió en un electroimán capaz de levantar 20 veces su peso. Cuando se apagó la corriente, la barra ya no estaba magnetizada. Henry repitió el trabajo de Sturgeon en 1829, utilizando cables aislados para evitar cortocircuitos. Utilizando cientos de vueltas, Henry creó un electroimán que podía levantar más de una tonelada de hierro .

 

 

El experimento de Ørsted que muestra que la electricidad podría producir efectos magnéticos también planteó la pregunta opuesta: ¿podría el magnetismo inducir una corriente eléctrica en otro circuito? El físico francés Augustin-Jean Fresnel argumentó que dado que una barra de acero dentro de una hélice metálica se puede magnetizar al pasar una corriente a través de la hélice, el imán de la barra a su vez debería crear una corriente en una hélice envolvente . En la década siguiente se idearon muchos experimentos ingeniosos, pero la expectativa de que se indujera una corriente constante en una bobina cerca del imán dio como resultado que los experimentadores omitieran accidentalmente o no apreciaran ningún efecto eléctrico transitorio causado por el imán.

 

• la selección natural es cómo opera la evolución
• las poblaciones evolucionan, no los individuos (¿qué fue primero el pollo o el huevo? La evolución dice el huevo)
• evolución = los genes mutan, los individuos son seleccionados, las poblaciones evolucionan

 

 

La polilla inglesa, Biston betularia , es una cita frecuente
ejemplo de evolución observada. En esta polilla hay dos colores.
morfos, claros y oscuros (typica y carbonaria). H. Kettlewell encontró
que las polillas oscuras constituían menos del 2% de la población antes de
1848. Entonces, la frecuencia del morfo oscuro comenzó a aumentar.
Para 1898, el 95% de las polillas en Manchester y otros
Las áreas altamente industrializadas eran del tipo oscuro, su frecuencia
fue menor en las zonas rurales. La población de polillas cambió de
polillas de color claro a polillas en su mayoría de color oscuro. El color de las polillas
fue determinado principalmente por un solo gen. Entonces, el cambio en
La frecuencia de las polillas de color oscuro representa un cambio en el gen
piscina. Este cambio fue, por definición, evolución.

El aumento en la abundancia relativa del tipo oscuro se debió a
seleccion natural. A finales de mil ochocientos fue el tiempo de
La revolución industrial de Inglaterra. El hollín de las fábricas oscureció el
abedules en los que aterrizaron las polillas. Sobre un fondo hollín, pájaros
Pude ver mejor las polillas de color más claro y se comió más. Como un
resultado, más polillas oscuras sobrevivieron hasta la edad reproductiva y se fueron
descendencia. El mayor número de crías dejadas por las polillas oscuras es lo que
causó su aumento en la frecuencia. Este es un ejemplo de natural
selección.

Las poblaciones evolucionan, no individuos . A fin de que
entender la evolución, es necesario ver las poblaciones como una colección
de individuos, cada uno con un conjunto diferente de rasgos. Un solo
El organismo nunca es típico de una población entera a menos que no haya
variación dentro de esa población. Los organismos individuales no evolucionan, ellos
retener los mismos genes a lo largo de su vida. Cuando una población es
evolucionando, la proporción de diferentes tipos genéticos está cambiando, cada uno
el organismo individual dentro de una población no cambia. Por ejemplo, en
En el ejemplo anterior, la frecuencia de las polillas negras aumentó; las polillas
no pasó de claro a gris a oscuro en concierto.

El proceso de evolución puede resumirse en tres oraciones: Los genes mutan . Los individuos son
seleccionado. Las poblaciones evolucionan.

Thomas Malthus (1766-1834) fue
un clérigo inglés, cuyos escritos sobre el crecimiento de la población tenían un
fuerte influencia en la teoría de la evolución por selección natural
desarrollado por Charles Darwin y Alfred Russel Wallace.

 

A finales de 1800, se estaba volviendo obvio que había algunas
problemas para la física newtoniana con respecto a la necesidad de espacio absoluto y
tiempo al referirse a eventos o interacciones (marcos de referencia). En
en particular, la nueva teoría de las ondas electromagnéticas formulada requiere
que la propagación de la luz ocurra en un medio.

En un universo newtoniano, no debería haber diferencia en el espacio o el tiempo
independientemente de dónde se encuentre o qué tan rápido se mueva. En todos los lugares, un
metro es un metro y un segundo es un segundo. Y deberías poder
viaja tan rápido como quieras, con suficiente aceleración.

En la década de 1890, dos físicos (Michelson y Morley) intentaban
medir la velocidad de la Tierra alrededor del Sol con respecto a Newtoniano
Absoluto espacio y tiempo. Esto también probaría cómo se propagan las ondas de luz
ya que todas las olas deben moverse a través de un medio. Para la luz, este medio era
llamado el éter.

Los resultados de la Michelson-Morley
experimento fue que la velocidad de la luz era constante independientemente de
cómo se inclinó el experimento con respecto al movimiento de la Tierra. Esta
implicaba que no había éter y, por lo tanto, no había espacio absoluto. Así,
objetos, o sistemas de coordenadas, moviéndose con velocidad constante (llamada
marcos inerciales) eran relativos solo a sí mismos.

En la mecánica newtoniana, cantidades tales como la velocidad y la distancia pueden ser
transformado de un marco de referencia a otro, siempre que el
Los cuadros están en movimiento uniforme (es decir, no aceleran).

La segunda parte de la relatividad es la teoría de la relatividad general
y se basa en dos hallazgos empíricos que elevó al estado de básico
postulados El primer postulado es el principio de relatividad: la física local es
gobernado por la teoría de la relatividad especial. El segundo postulado es el
principio de equivalencia: no hay forma de que un observador distinga localmente
entre gravedad y aceleración.

La teoría general de la relatividad deriva su origen de la necesidad de
Ampliar los nuevos conceptos de espacio y tiempo de la teoría especial de la relatividad.
del dominio de los fenómenos eléctricos y magnéticos a toda la física y,
particularmente, a la teoría de la gravitación. Como espacio y relaciones de tiempo
subyacente a todos los fenómenos físicos, es conceptualmente intolerable tener que
utilizar nociones mutuamente contradictorias de espacio y tiempo al tratar con
diferentes tipos de interacciones, particularmente en vista del hecho de que el
las mismas partículas pueden interactuar entre sí en diferentes
formas: electromagnéticamente, gravitacionalmente y por medio de los llamados
fuerzas nucleares

La explicación de Newton de las interacciones gravitacionales debe considerarse una
de las teorías físicas más exitosas de todos los tiempos. Da cuenta de la
movimientos de todos los componentes del sistema solar con asombrosa precisión,
permitiendo, por ejemplo, la predicción de eclipses cientos de años
adelante. Pero la teoría de Newton visualiza la atracción gravitacional que el Sol
ejerce en los planetas y el tirón que los planetas a su vez ejercen en sus
lunas y el uno al otro como teniendo lugar instantáneamente sobre el vasto
distancias del espacio interplanetario, mientras que según relativistas
nociones de espacio y tiempo, todas y cada una de las interacciones no pueden extenderse más rápido
que la velocidad de la luz. La diferencia puede no ser importante, por práctica
razones, ya que todos los miembros del sistema solar se mueven a velocidades relativas
mucho menos de 1 / 1,000 de la velocidad de la luz; sin embargo, relativista
el espacio-tiempo y la acción instantánea de Newton a distancia son
fundamentalmente incompatible Por lo tanto, Einstein se propuso desarrollar una teoría de
gravitación que sería consistente con la relatividad.

1)
¿Qué es una curva característica?Definición: Una curva característica es el gráfico en el que se
representaba las variaciones en el voltaje en los terminales de un
componente en función de la corriente que lo atraviesa.2)
¿Cómo dibujar la curva característica de una resistencia?Para dibujar la curva característica de resistencia necesitamos lo siguiente
circuito:

 

Este circuito consiste en una batería que proporciona un voltaje variable, un
resistencia, un amperímetro y un voltímetro.

Si el voltaje de la batería cambia, hay una variación de voltaje
para la resistencia y también una variación de corriente eléctrica.

Los instrumentos de medición se utilizan para determinar varios pares de
valores (voltaje y corriente).

Estas parejas son las coordenadas de los puntos utilizados para dibujar el
curva característica en un gráfico con la corriente en abscisas
eje (eje horizontal) y la tensión en el eje de ordenadas (eje vertical).

______________________________________

______________________________________

 

3)
Propiedades de la curva característica de una resistencia

La ​​curva característica de una resistencia es siempre una línea que pasa
El punto de origen.
Esta línea indica que el voltaje de la resistencia es proporcional a
la corriente.
El coeficiente de proporcionalidad corresponde a la resistencia.
ejemplo:
Para una resistencia de 10 ohmios obtenemos, gracias a las medidas, lo siguiente
puntos:
(I = 0.1 A, U = 1 V), (I = 0.2 A, U = 2 V), (I = 0.3 A, U = 3 V)
(I = 0.4 A, U = 4 V) etc.
Estos valores se utilizan para dibujar el siguiente gráfico:

 

El voltaje es diez veces mayor que la corriente: diez es también el
resistencia.

______________________________________

______________________________________

 

¿Qué es el movimiento traslacional?Si un objeto
es tan pequeño como un punto (solo tiene una dimensión), siempre tiene
movimiento traslacional
En cuanto a otros objetos, tienen un movimiento traslacional si cada uno de sus
puntos:
– muévete a la misma velocidad.
– muévete en la misma dirección.
Para simplificar, podemos decir que un objeto tiene un movimiento de traslación
Si no gira.2)
fórmula de energía cinéticaTraslacional
La energía cinética (KE) depende de la velocidad (v) y la masa (m) de la
objeto en movimiento
Se puede expresar por la siguiente relación:KE
= 1
x m x v ² 2

–
m en kilogramo (kg)
–
v en metros por segundo (m / s)
– Ec en
julio (J)

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]
¿Qué es la energía cinética?Un objeto
posee energía cinética cuando se mueve: la energía cinética es el movimiento
energía.
Su símbolo es KE y su unidad es joule (J).Esta energía
depende de la velocidad: cuanto más rápido se mueve un objeto, más cinética tiene
energía
Un objeto estacionario, por lo tanto, no tiene energía cinética.____________________________________________________________________________

2)
Energía cinética de un objeto que cae

Una caída
la pelota va cada vez más rápido hasta llegar al suelo. Como la velocidad
aumenta, la energía cinética también aumenta, entonces ¿de dónde viene esta energía?
desde ?
Mientras la pelota cae, la altura disminuye, por lo tanto, el potencial
la energía también disminuye:
La energía potencial se convierte en energía cinética.
Cuando la pelota llega al suelo, toda su energía potencial inicial tiene
convertido en energía cinética y luego esta energía cinética es
transferido al suelo.

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1)
El cuerpo humano y su conductividadEl cuerpo humano es un mal conductor (daría un resultado negativo con
la prueba de conductividad) pero no está totalmente aislada y aún puede ser
atravesado por una corriente eléctrica.2)
Los peligros de la corriente dependen del voltajeLa ​​corriente eléctrica es mayor si el voltaje es alto.
– Se considera que, en general, 24 V es la seguridad del voltaje: a continuación
Este voltaje no sentimos efectos peligrosos de la corriente eléctrica.
– Por encima de 70 V existe el riesgo de muerte si se hace contacto con las manos mojadas.
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3)
Descarga eléctrica y sus efectos

Cuando un cuerpo humano es atravesado por una corriente eléctrica, lo decimos
sufre una descarga eléctrica.
Una corriente eléctrica también puede causar una electrocución si el resultado es
muerte.El choque eléctrico puede causar efectos que varían desde hormigueo simple hasta
parálisis respiratoria, paro cardíaco, quemaduras en la piel o en el interior
órganos, así como contracciones musculares involuntarias.

4)
Precauciones esenciales

Para prevenir
descarga eléctrica o
electrocución es necesario
tomar algo esencial
precauciones :
– Evite manipular aparatos eléctricos en presencia de agua.
– No pelar los cables eléctricos.
– Recuerde apagar la alimentación antes de cambiar una lámpara.
– No empuje objetos dentro de enchufes eléctricos y hágalos
inaccesible para niños pequeños.
– No abra ningún aparato eléctrico en uso.

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[1945900900]

] 1)
Diferentes estados de la materia
La materia puede existir en tres estados diferentes: sólido, líquido o gaseoso.
También puede cambiar de estado:
Del estado sólido al líquido (fusión o fusión)
Del estado líquido al gaseoso (vaporización)
Del estado gaseoso al líquido (licuefacción o condensación) [ 19459009] Del estado líquido al sólido (solidificación o congelación)
Del estado sólido al gaseoso (sublimación)
Del estado gaseoso al sólido (deposición)

Aunque la materia tiene propiedades diferentes dependiendo de su estado:
Independientemente del estado de una sustancia pura, sus moléculas son idénticas.

Ejemplo: hay las mismas moléculas de agua en hielo, en agua líquida
y vapor de agua.

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2)
Moléculas en un sólido

 

En el sólido
estado, las moléculas están muy cerca unas de otras (casi apiladas) y el
El espacio que ocupan es pequeño: se dice que tienen una disposición compacta.
Cada molécula tiene una posición fija: es una disposición ordenada.

El estado sólido es compacto y ordenado
3) Moléculas en un líquido

 

L’état
liquide est compact et désordonné.

Las moléculas todavía están muy cerca unas de otras y forman un compacto
arreglo. Sin embargo, las moléculas no son estacionarias, pueden
se mueven deslizándose unos sobre otros y están ligeramente agitados: están
organizado de manera desordenada.

El estado líquido es compacto y desordenado.

4)
Molécules en un gas

Las moléculas están relativamente lejos unas de otras y forman un disperso
arreglo.
Están muy agitados y se mueven muy rápidamente de manera desordenada.

El estado gaseoso está disperso y desordenado.

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