Problemas de Electricidad 01

01-Calcular la fuerza de naturaleza electrica generada por dos cargas electricas en que una de ellas vale 1,2x10(7)C y la otra vale 3,2x10(8)C situadas a 4mm una de la otra.Que tipo se fuerzas son?
R: 2,16x10(30)N,repulsion!
02-A que distancia deberan situarse 2 cargas electricas de 8x10(12 C y 5x10(13) C para que se genere una fuerza de repulsion de 8000N?
R: 6,7x10(6)m
03-Dos cargas electricas de magnitudes iguales pero desconocidas generan una fuerza de repulsion de 18x10(6)N cuando se situan a 0,06m una dee la otra.Calcular la magnitud de las cargas.
R:2,66x10(-3)C.
04-Sean tre cargas electricas q1,q2 y q3 cuyas magnitudes son 2x10(4)C,3x10(6)C y 4x10(8)C dispuestasc en un mismo plano en forma co-lineal en donde q1 y q2 se encuentran separadas a 0,3cm y q2 y q3 a 0,6cm.Calcular las fuerzas electricas entre q1 y q2 y entre q2 y q3 y la fuerza total del sistema de cargas.
R:6x10(25)N y 1,5x10(25) N y F total=7,5x10(25) N
05-Calcular la intensidad del campo electrico ejercida por una carga de 2x10(6)C situada a 2mm de cualquier otra carga electrica.
R:4,5x10(21)
06-Calcular la distancia a la que debe encontrarse cualquier otra carga electrica para que una carga de 4x10(10)C genere un campo electrico de intensidad 3,6x10(26).
R: 1x10(-3)m

07-Cual es la magnitud de una carga electrica que genera un campo electrico de 6x10(15) cuando otra carga se situa a 4mm de ella?

R:10,67 C
08-Calcular la relacion matematica que existe entre la fuerza de caracter electrico y la fuerza de gravitacion.
09-Se tiene 3 condensadores conectados en serie y cuyas capacitancias son 5mF,6mF y 7mF.Calcular la capacitancia total del circuito.
R:18mF
10-Calcular la capacitancia de un condensador que almacena entre sus placas una carga de 6x10(8)C cuando se le aplica una diferencia de potencial de 12 V.
r:5X10(7) F.
11-Calcular el trabajo electrico realizado para transportar una carga electrica de 3x10( 8) C aq travez de una diferencia de potencial de 24 V.
R:3,6x10(9) J.
12-Que carga electrica realizara un trabajo de 6x10(6) J a traves de una diferencia de potencial de 12 V?
R:1x10(6) C

Historia de la Electricidad

Historia de la electricidad

Electricidad

Un fragmento de ámbar como el que pudo utilizar Tales de Mileto en su experimentación del efecto triboeléctrico. El nombre en griego de este material (ελεκτρον, elektron) se utilizó para nombrar al fenómeno y la ciencia que lo estudia, a partir del libro De Magnetes, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure, de William Gilbert (1600).

Grabado mostrando la teoría del galvanismo según los experimentos de Luigi Galvani. De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, 1792.

La historia de la electricidad se refiere al estudio de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenómeno físico y a la invención de artefactos para su uso práctico. Como también se denomina electricidad a la rama de la ciencia que estudia el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo aplica, la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la tecnología que se ocupa de su surgimiento y evolución. El fenómeno de la electricidad se ha estudiado desde la antigüedad, pero su estudio científico comenzó en los siglos XVII y XVIII. A finales del siglo XIX, los ingenieros lograron aprovecharla para uso doméstico e industrial. La rápida expansión de la tecnología eléctrica la convirtió en la columna vertebral de la sociedad industrial moderna.[1]

Mucho antes de que existiera algún conocimiento sobre la electricidad, la humanidad era consciente de las descargas eléctricas producidas por peces eléctricos. Textos del Antiguo Egipto que datan del 2750 a. C. se referían a estos peces como «los tronadores del Nilo», descritos como los protectores de los otros peces. Posteriormente, los peces eléctricos también fueron descritos por los romanos, griegos, árabes, naturalistas y físicos.[2] Autores antiguos como Plinio el Viejo o Escribonio Largo,[3] [4] describieron el efecto adormecedor de las descargas eléctricas producidas por peces eléctricos y rayas eléctricas. Además, sabían que estas descargas podían transmitirse por materias conductoras.[5] Los pacientes de enfermedades como la gota y el dolor de cabeza se trataban con peces eléctricos, con la esperanza de que la descarga pudiera curarlos.[4] La primera aproximación al estudio del rayo y a su relación con la electricidad se atribuye a los árabes, que antes del siglo XV tenían una palabra para rayo (raad) aplicado a la raya eléctrica.

En culturas antiguas del Mediterráneo se sabía que al frotar ciertos objetos, como una barra de ámbar, con lana o piel, se obtenían pequeñas cargas (efecto triboeléctrico) que atraían pequeños objetos, y frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que incluían magnetita y los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en español a imán) y magnetismo derivan de ese topónimo. Hacia el año 600 a. C., el filósofo griego Tales de Mileto hizo una serie de observaciones sobre electricidad estática. Concluyó que la fricción dotaba de magnetismo al ámbar, al contrario que minerales como la magnetita, que no necesitaban frotarse.[6] [7] [8] Tales se equivocó al creer que esta atracción la producía un campo magnético, aunque más tarde la ciencia probaría la relación entre el magnetismo y la electricidad. Según una teoría controvertida, los partos podrían haber conocido la electrodeposición, basándose en el descubrimiento en 1936 de la batería de Bagdad,[9] similar a una celda voltaica, aunque es dudoso que el artefacto fuera de naturaleza eléctrica.[10]

Esas especulaciones y registros fragmentarios fueron el tratamiento casi exclusivo (con la notable excepción del uso del magnetismo para la brújula) que hay desde la Antigüedad hasta la Revolución científica del siglo XVII; aunque todavía entonces pasaba por ser poco más que una curiosidad para mostrar en los salones. Las primeras aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fenómeno eléctrico fueron realizadas como William Gilbert, que realizó un estudio cuidadoso de electricidad y magnetismo. Diferenció el efecto producido por trozos de magnetita, de la electricidad estática producida al frotar ámbar.[8] Además, acuñó el término neolatino electricus (que, a su vez, proviene de ήλεκτρον [elektron], la palabra griega para ámbar) para referirse a la propiedad de atraer pequeños objetos después de haberlos frotado.[11] Esto originó los términos eléctrico y electricidad, que aparecen por vez primera en 1646 en la publicación Pseudodoxia Epidemica de Thomas Browne.[12]

Esos estudios fueron seguidas por investigadores sistemáticos como von Guericke, Cavendish,[13] [14] Du Fay,[15] van Musschenbroek[16] (botella de Leyden) o William Watson.[17] Las observaciones sometidas a método científico empiezan a dar sus frutos con Galvani,[18] Volta,[19] Coulomb[20] y Franklin,[21] y, ya a comienzos del siglo XIX, con Ampère,[22] Faraday[23] y Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fenómeno. La comprensión final de la electricidad se logró recién con su unificación con el magnetismo en un único fenómeno electromagnético descrito por las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).[24]

Los desarrollos tecnológicos que produjeron la Primera Revolución Industrial no hicieron uso de la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833) —precedido por Gauss y Weber, 1822—, que revolucionó las telecomunicaciones.[25] La generación industrial de electricidad comenzó partir del cuarto final del siglo XIX , cuando se extendió la iluminación eléctrica de las calles y de las viviendas. La creciente sucesión de aplicaciones de esta forma de energía hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la Segunda Revolución Industrial.[26] Más que de grandes teóricos como lord Kelvin, fue el momento de grandes ingenieros e inventores, como Gramme,[27] Tesla, Sprague, Westinghouse,[28] von Siemens[29] Graham Bell,[30] y, sobre todo, Alva Edison y su revolucionaria manera de entender la relación entre investigación científico-técnica y mercado capitalista, que convirtió la innovación tecnológica en una actividad industrial.[31] [32] . Los sucesivos cambios de paradigma de la primera mitad del siglo XX (relativista y cuántico) estudiarán la función de la electricidad en una nueva dimensión: atómica y subatómica.

Multiplicador de tensión Cockcroft-Walton utilizado en un acelerador de partículas de 1937, que alcanzaba un millón de voltios.

La electrificación no sólo fue un proceso técnico, sino un verdadero cambio social de implicaciones extraordinarias, comenzando por el alumbrado y siguiendo por todo tipo de procesos industriales (motor eléctrico, metalurgia, refrigeración...) y de comunicaciones (telefonía, radio). Lenin, durante la Revolución bolchevique, definió el socialismo como la suma de la electrificación y el poder de los soviets,[33] pero fue sobre todo la sociedad de consumo que nació en los países capitalistas, la que dependió en mayor medida de la utilización doméstica de la electricidad en los electrodomésticos, y fue en estos países donde la retroalimentación entre ciencia, tecnología y sociedad desarrolló las complejas estructuras que permitieron los actuales sistemas de I+D e I+D+I, en que la iniciativa pública y privada se interpenetran, y las figuras individuales se difuminan en los equipos de investigación.

La energía eléctrica es esencial para la sociedad de la información de la tercera revolución industrial que se viene produciendo desde la segunda mitad del siglo XX (transistor, televisión, computación, robótica, internet...). Únicamente puede comparársele en importancia la motorización dependiente del petróleo (que también es ampliamente utilizado, como los demás combustibles fósiles, en la generación de electricidad). Ambos procesos exigieron cantidades cada vez mayores de energía, lo que está en el origen de la crisis energética y medioambiental y de la búsqueda de nuevas fuentes de energía, la mayoría con inmediata utilización eléctrica (energía nuclear y energías alternativas, dadas las limitaciones de la tradicional hidroelectricidad). Los problemas que tiene la electricidad para su almacenamiento y transporte a largas distancias, y para la autonomía de los aparatos móviles, son retos técnicos aún no resueltos de forma suficientemente eficaz.

El impacto cultural de lo que Marshall McLuhan denominó Edad de la Electricidad, que seguiría a la Edad de la Mecanización (por comparación a cómo la Edad de los Metales siguió a la Edad de Piedra), radica en la altísima velocidad de propagación de la radiación electromagnética (300 000 km/s) que hace que se perciba de forma casi instantánea. Este hecho conlleva posibilidades antes inimaginables, como la simultaneidad y la división de cada proceso en una secuencia. Se impuso un cambio cultural que provenía del enfoque en «segmentos especializados de atención» (la adopción de una perspectiva particular) y la idea de la «conciencia sensitiva instantánea de la totalidad», una atención al «campo total», un «sentido de la estructura total». Se hizo evidente y prevalente el sentido de «forma y función como una unidad», una «idea integral de la estructura y configuración». Estas nuevas concepciones mentales tuvieron gran impacto en todo tipo de ámbitos científicos, educativos e incluso artísticos (por ejemplo, el cubismo). En el ámbito de lo espacial y político, «la electricidad no centraliza, sino que descentraliza... mientras que el ferrocarril requiere un espacio político uniforme, el avión y la radio permiten la mayor discontinuidad y diversidad en la organización espacial».[34]