domingo, 4 de abril de 2010
lunes, 18 de mayo de 2009
NOTAS PARA EL LABORATORIO: PILAS...PILAS VOLTAICAS???
Para que la corriente circule por un cable o por un circuito necesitamos una fuente de alimentación (una pila o un generador) conectada a los extremos.
Las pilas tienen dos polos (+ y -) que son la conexión externa de unas celdas donde se realizan dos reacciones químicas diferente. La pila no mantiene un voltaje constante entre sus polos: disminuye al envejecer.
Tampoco la pila da el voltaje que está escrito en su exterior, pues este depende del circuito en que se coloca. Cuanto mayor es la intensidad que la atraviesa menor es la diferencia de potencial entre sus extremos. Una pila en cortocircuito (uniendo sus extremos por un cable conductor) se agota en cuestión de minutos y ya desde el primer instante su voltaje cae a un valor mucho menor del indicado en ella.
Las pilas tienen dos polos que son la conexión externa de unas celdas donde se realizan dos reacciones químicas diferentes: en una celda está un metal formado por átomos que tienen facilidad para soltar electrones (ej. trozo de Zn en medio ácido) y en la otra celda está el elemento que tiene átomos que desean capturar electrones (ej. iones Cu +2de una disolución de sulfato de cobre). Puestos en contacto los polos la corriente circula.
Pilas en serie
Colocar las pilas en serie supone colocar un polo en contacto con el contrario (+ con - y - con +).
En esta 2ª foto las pilas parece que están en paralelo, pero si miramos el cableado interno veremos que la base de una pila (-) está conectada con la cabeza de la otra (+).
Colocándolas en serie logramos un sistema que tiene un voltaje suma de las dos, pero que también añade al circuito la suma de las resistencias internas de las pilas. Si queremos obtener 6 V de tensión (voltaje o ddp) debemos colocar en serie 4 pilas de 1,5 V, y para tener 9 V dos pilas de 4,5 V.
Independientemente de la apariencia con que están agrupadas, las pilas están en paralelo si todos los polos del mismo signo están unidos entre si. De estos puntos comunes de unión sale el cable que lleva la corriente al circuito. Un conjunto de pilas en paralelo ofrece el mismo voltaje que una sola pila: las 4 pilas de 1,5 V de la figura conectadas en paralelo dan un voltaje de 1,5 V.La ventaja que logramos es que la duración del sistema manteniendo esa tensión es mayor que si usamos una pila única. La resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica del circuito es menor que la de una sola pila. En el ejemplo anterior, las pilas con una resistencia interna de 0,5 ohmios, tendrán una resistencia equivalente de: 0,5 /4 = 0,125 W (por lo tanto menor).
PILA VOLTAICA
Una pila voltaica aprovecha la electricidad de una reacción química espontánea para encender una bombilla (foco). Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos. El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una corriente eléctrica. Obsérvese que el metal de la tira de cinc se consume (oxidación) y la tira desaparece. La tira de cobre crece al reaccionar los electrones con la disolución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Si se sustituye la bombilla por una batería la reacción se invertirá, creando una célula electrolítica.
Las pilas tienen dos polos (+ y -) que son la conexión externa de unas celdas donde se realizan dos reacciones químicas diferente. La pila no mantiene un voltaje constante entre sus polos: disminuye al envejecer.
Tampoco la pila da el voltaje que está escrito en su exterior, pues este depende del circuito en que se coloca. Cuanto mayor es la intensidad que la atraviesa menor es la diferencia de potencial entre sus extremos. Una pila en cortocircuito (uniendo sus extremos por un cable conductor) se agota en cuestión de minutos y ya desde el primer instante su voltaje cae a un valor mucho menor del indicado en ella.
Las pilas tienen dos polos que son la conexión externa de unas celdas donde se realizan dos reacciones químicas diferentes: en una celda está un metal formado por átomos que tienen facilidad para soltar electrones (ej. trozo de Zn en medio ácido) y en la otra celda está el elemento que tiene átomos que desean capturar electrones (ej. iones Cu +2de una disolución de sulfato de cobre). Puestos en contacto los polos la corriente circula.
Pilas en serie
Colocar las pilas en serie supone colocar un polo en contacto con el contrario (+ con - y - con +).
En esta 2ª foto las pilas parece que están en paralelo, pero si miramos el cableado interno veremos que la base de una pila (-) está conectada con la cabeza de la otra (+).
Colocándolas en serie logramos un sistema que tiene un voltaje suma de las dos, pero que también añade al circuito la suma de las resistencias internas de las pilas. Si queremos obtener 6 V de tensión (voltaje o ddp) debemos colocar en serie 4 pilas de 1,5 V, y para tener 9 V dos pilas de 4,5 V.
Independientemente de la apariencia con que están agrupadas, las pilas están en paralelo si todos los polos del mismo signo están unidos entre si. De estos puntos comunes de unión sale el cable que lleva la corriente al circuito. Un conjunto de pilas en paralelo ofrece el mismo voltaje que una sola pila: las 4 pilas de 1,5 V de la figura conectadas en paralelo dan un voltaje de 1,5 V.La ventaja que logramos es que la duración del sistema manteniendo esa tensión es mayor que si usamos una pila única. La resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica del circuito es menor que la de una sola pila. En el ejemplo anterior, las pilas con una resistencia interna de 0,5 ohmios, tendrán una resistencia equivalente de: 0,5 /4 = 0,125 W (por lo tanto menor).
PILA VOLTAICA
Una pila voltaica aprovecha la electricidad de una reacción química espontánea para encender una bombilla (foco). Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos. El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una corriente eléctrica. Obsérvese que el metal de la tira de cinc se consume (oxidación) y la tira desaparece. La tira de cobre crece al reaccionar los electrones con la disolución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Si se sustituye la bombilla por una batería la reacción se invertirá, creando una célula electrolítica.
Definicion Potencial Electrico
El potencial eléctrico en un punto es el Trabajo requerido para mover una carga unitaria (trabajo por unidad de carga) desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es 0. Matematicamente se expresa por:
V = W / q
--------------------------------------------------------------------------------
Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:
VB - VA = WAB / q0
El trabajo WAB puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el campo eléctrico en A. La unidad mks de la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 Joule/Coulomb. Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara, movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo). Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el infinito)de toda carga y el potencial eléctrico VA a esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir el potencial eléctrico en un punto poniendo VA=0 y eliminando los índices:
V=W/q0
siendo W el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba q0 desde el infinito al punto en cuestión. Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se da arbitrariamente el valor cero al potencial VA en la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor así como también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia. También es de hacer notar que según la expresión que define el potencial eléctrico en un punto, el potencial en un punto cercano a una carga positiva aislada es positivo porque debe hacerse trabajo positivo mediante un agente exterior para llevar al punto una carga de prueba (positiva) desde el infinito. Similarmente, el potencial cerca de una carga negativa aislada es negativo porque un agente exterior debe ejercer una fuerza para sostener a la carga de prueba (positiva) cuando la carga positiva viene desde el infinito. Por último, el potencial eléctrico queda definido como un escalar porque W y q0 son escalares. Tanto WAB como VB - VA son independientes de la trayectoria que se siga al mover la carga de prueba desde el punto A hasta el punto B. Si no fuera así, el punto B no tendría un potencial eléctrico único con respecto al punto A y el concepto de potencial sería de utilidad restringida.
La diferencia de potencial es independiente de la trayectoria para dos puntos cualesquiera en cualquier campo eléctrico. Se desprende de ello el carácter conservativo de la interacción electrostática el cual está asociado a la naturaleza central de las fuerzas electrostáticas.
V = W / q
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Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:
VB - VA = WAB / q0
El trabajo WAB puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el campo eléctrico en A. La unidad mks de la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 Joule/Coulomb. Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara, movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo). Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el infinito)de toda carga y el potencial eléctrico VA a esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir el potencial eléctrico en un punto poniendo VA=0 y eliminando los índices:
V=W/q0
siendo W el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba q0 desde el infinito al punto en cuestión. Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se da arbitrariamente el valor cero al potencial VA en la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor así como también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia. También es de hacer notar que según la expresión que define el potencial eléctrico en un punto, el potencial en un punto cercano a una carga positiva aislada es positivo porque debe hacerse trabajo positivo mediante un agente exterior para llevar al punto una carga de prueba (positiva) desde el infinito. Similarmente, el potencial cerca de una carga negativa aislada es negativo porque un agente exterior debe ejercer una fuerza para sostener a la carga de prueba (positiva) cuando la carga positiva viene desde el infinito. Por último, el potencial eléctrico queda definido como un escalar porque W y q0 son escalares. Tanto WAB como VB - VA son independientes de la trayectoria que se siga al mover la carga de prueba desde el punto A hasta el punto B. Si no fuera así, el punto B no tendría un potencial eléctrico único con respecto al punto A y el concepto de potencial sería de utilidad restringida.
La diferencia de potencial es independiente de la trayectoria para dos puntos cualesquiera en cualquier campo eléctrico. Se desprende de ello el carácter conservativo de la interacción electrostática el cual está asociado a la naturaleza central de las fuerzas electrostáticas.
jueves, 14 de mayo de 2009
miércoles, 13 de mayo de 2009
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