|
}}</ref> Este fue un tiempo de grandes inventores, como [[Zénobe Gramme|Gramme]],<ref>[http://chem.ch.huji.ac.il/history/gramme.html Biografía de Zenobe Gramme] (en inglés), Chem.ch [17 de mayo de 2008]</ref> [[George Westinghouse|Westinghouse]],<ref>{{cita web |url=http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/George_Westinghouse |título=George Westinghouse |autor= |fecha= |obra=IEEE Global History Network |editorial=IEEE |fechaacceso=22 de julio de 2011}}</ref> [[Werner von Siemens|von Siemens]]<ref>{{cita web |url=http://www.siemens.com/history/pool/perseunlichkeiten/gruendergeneration/werner_von_siemens_en.pdf |título=Werner von Siemens |fechaacceso=18 de enero de 2011|autor= |fecha= |obra=Biografía en el sitio de la empresa Siemens |idioma=inglés |cita= }}</ref> o [[Alexander Graham Bell]].<ref>{{cita web |url=http://fi.edu/franklin/inventor/bell.html |título=Bell's Telephone |fechaacceso=20 de septiembre de 2012|idioma=inglés }}</ref> Entre ellos destacaron [[Nikola Tesla]] y [[Thomas Alva Edison]], cuya revolucionaria manera de entender la relación entre [[investigación]] y [[economía de mercado|mercado capitalista]] convirtió la innovación tecnológica en una actividad industrial.<ref>{{cita libro |autor=Cheney M |título=Tesla : Man Out of Time |editorial=Touchstone |ubicación=New York, NY |año=2001 |isbn=0-7432-1536-2 }}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.thomasedison.com/|título=Thomas Edison|fecha=11 de febrero de 2011}} [http://www.thomasedison.com/ Sitio Oficial de Thomas Alva Edison].</ref>
pereira gay
== Conceptos ==
=== Carga eléctrica ===
[[Archivo:Cargas electricas.png|thumb|right|Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.]]
:''Artículo principal: [[Carga eléctrica]]. Véanse también: [[Electrón]], [[Protón]] e [[Ion]].''
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se manifiesta mediante [[fuerza]]s de atracción y repulsión. La carga se origina en el [[átomo]], el cual está compuesto de [[partícula subatómica|partículas subatómicas]] cargadas como el [[electrón]] y el [[protón]].<ref>
{{Citation
| first = James | last = Trefil
| title = The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe
| publisher = Houghton Mifflin Books
| page = 74
| year = 2003
| isbn = 0-618-31938-7}}
</ref> La carga puede transferirse entre los cuerpos por contacto directo, o al pasar por un material conductor, generalmente metálicos.<ref name=duffin>
{{Citation
| first = W.J. | last = Duffin
| title = Electricity and Magnetism, 3rd edition
| publisher = McGraw-Hill
| pages = 2–5
| year = 1980
| isbn = 0-07-084111-X}}
</ref> El término [[electricidad estática]] hace referencia a la presencia de carga en un cuerpo, por lo general causado por dos materiales distintos que se frotan entre sí, transfiriéndose carga uno al otro.<ref>{{cita libro|autor= Dhogal| título= Basic Electrical Engineering, Volume 1| año=1986| editorial=Tata McGraw-Hill|página=41| url=http://books.google.com/books?id=iIAisqtIeGYC&pg=PA41| isbn= 978-0-07-451586-0}}</ref>
La presencia de carga da lugar a la fuerza electromagnética: una carga ejerce una [[fuerza]] sobre las otras, un efecto que era conocido en la antigüedad, pero no comprendido.<ref name=uniphysics>
{{Citation
| first = Francis | last = Sears, ''et al.''
| title = University Physics, Sixth Edition
| publisher = Addison Wesley
| page = 457
| year = 1982
| isbn = 0-201-07199-1}}
</ref> Una bola liviana, suspendida de un hilo, podía cargarse al contacto con una barra de vidrio cargada previamente por fricción con un tejido. Se encontró que si una bola similar se cargaba con la misma barra de vidrio, se repelían entre sí. Este fenómeno fue investigado a finales del siglo XVIII por [[Charles-Augustin de Coulomb]], que dedujo que la carga se manifiesta de dos formas opuestas.<ref name="Jackson">Jackson, J.D.. Classical Electrodynamics. John Wiley & Sons, Inc. 2ª edición. 1975. ISBN 978-0-471-43132-9:</ref>
Este descubrimiento trajo el conocido axioma ''"objetos con la misma polaridad se repelen y con diferente polaridad se atraen"''.<ref name=uniphysics/><ref>Coulomb, C.A.. ''Construction et usage d'une balance electrique sur la propriete qu’ont les fils de metal, d’avoir une force de réaction de torsion proportionnelle a l'angle de torsion''. Mem. de l’acad. Sci. pags. 569 y 579. 1785.</ref>
La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene tendencia a extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza electromagnética, ya sea atractiva o repulsiva, se expresa por la [[ley de Coulomb]], que relaciona la fuerza con el producto de las cargas y tiene una relación inversa al cuadrado de la distancia entre ellas.<ref>"The repulsive force between two small spheres charged with the same type of electricity is inversely proportional to the square of the distance between the centres of the two spheres." Charles-Augustin de Coulomb, ''Histoire de l'Academie Royal des Sciences'', Paris 1785.</ref><ref>
{{Citation
| first = W.J. | last = Duffin
| title = Electricity and Magnetism, 3rd edition
| publisher = McGraw-Hill
| page = 35
| year = 1980
| isbn = 0-07-084111-X}}
</ref> La fuerza electromagnética es muy fuerte, la segunda después de la [[interacción nuclear fuerte]],<ref>
{{citation
| last = National Research Council
| title = Physics Through the 1990s
| pages = 215–216
| year = 1998
| publisher = National Academies Press
| isbn = 0-309-03576-7}}
</ref> con la diferencia que esa fuerza opera sobre todas las distancias.<ref name=Umashankar>
{{citation
| first = Korada | last = Umashankar
| title = Introduction to Engineering Electromagnetic Fields
| pages = 77–79
| year = 1989
| publisher = World Scientific
| isbn = 9971-5-0921-0}}
</ref> En comparación con la débil [[gravedad|fuerza gravitacional]], la fuerza electromagnética que aleja a dos electrones es 10<sup>42</sup> veces más grande que la atracción gravitatoria que los une.<ref name=hawking>
{{Citation
| first = Stephen | last = Hawking
| title = A Brief History of Time
| publisher = Bantam Press
| page = 77
| year = 1988
| isbn = 0-553-17521-1}}</ref>
Las cargas de los electrones y de los protones tienen signos contrarios, además una carga puede expresarse como positiva o negativa. Por convención, la carga que tiene electrones se asume negativa y la de los protones, positiva, una costumbre que empezó con el trabajo de [[Benjamin Franklin]].<ref>
{{Citation
| first = Jonathan | last = Shectman
| title = Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century
| publisher = Greenwood Press
| pages = 87–91
| year = 2003
| isbn = 0-313-32015-2}}
</ref> La cantidad de carga se representa por el símbolo ''Q'' y se expresa en [[culombio]]s.<ref>
{{Citation
| first = Tyson | last = Sewell
| title = The Elements of Electrical Engineering
| publisher = Lockwood
| page = 18
| year = 1902}}. The ''Q'' originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly expressed as 'charge'.</ref> Los electrones tiene la misma carga de aproximadamente -1.6022×10<sup>−19</sup> culombios. El protón tiene una carga que es igual y opuesta +1.6022×10<sup>−19</sup> coulombios. La carga no sólo está presente en la [[materia]], sino también por la [[antimateria]], cada [[antipartícula]] tiene una carga igual y opuesta a su correspondiente partícula.<ref>
{{Citation
| first = Frank | last = Close
| title = The New Cosmic Onion: Quarks and the Nature of the Universe
| publisher = CRC Press
| page = 51
| year = 2007
| isbn = 1-58488-798-2}}
</ref>
La carga puede medirse de diferentes maneras, un instrumento muy antiguo es el [[electroscopio]], que aún se usa para demostraciones en las aulas, ahora superado por el [[electrómetro|electrómetro electrónico]].<ref>{{cita libro |apellido=Hecht |nombre=Eugene |título=Fundamentos de Física |url=http://books.google.com.co/books?id=9glarz5mhNIC&dq|fechaacceso=22-09-12 |idioma=Español |edición=Segunda|año=2001 |editorial=Thomson Learning |isbn=970-686-052-5}}</ref>
=== Corriente eléctrica ===
{{AP|Corriente eléctrica}}
[[Archivo:Lichtbogen 3000 Volt.jpg|left|thumb|Un [[arco eléctrico]] permite una demostración de la energía de la corriente eléctrica.]]
Se conoce como [[corriente eléctrica]] al movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede estar producida por cualquier [[partícula cargada|partícula cargada eléctricamente]] en movimiento; lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento se puede definir como corriente.<ref name=saslow>{{cita libro |apellido=Saslow |nombre=Wayne |título=Electricity, Magnetism, and Light |url=http://books.google.com.co/books?id=4liwlxqt9NIC&dq |fechaacceso=24-Sep-2012 |idioma=Inglés |edición=Primera |año=2002 |editorial=Thomson Learning |isbn=0-12619455-6}}</ref> Según el [[Sistema Internacional de Unidades|Sistema Internacional]], la intensidad de una corriente eléctrica se mide en [[amperio]]s, cuyo símbolo es A.<ref>{{cita web |url=http://books.google.es/books?id=ukHjzFoHPtIC&pg=PA7&dq=S%C3%ADmbolo+dimensional+sistema+de+unidades&hl=es&ei=tuiyTJmXCYXOswb02Ym-DQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDUQ6AEwAQ#v=onepage&q=S%C3%ADmbolo%20dimensional%20sistema%20de%20unidades&f=false |título= Sistema Internacional de Unidades|fechaacceso=24 de noviembre de 2010 |autor= |apellido=Ledanois |nombre= Jean Marie| |coautores= López de Ramos, Aura L.|formato= |obra=Magnitudes, Dimensiones y Conversiones de unidades |editor= Ediciones de la Universidad Simón Bolívar|editorial= Equinoccio|ubicación= |página=7 |idioma= español |urlarchivo=http://books.google.es/books?id=ukHjzFoHPtIC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false|fechaarchivo=1996 |cita= }}</ref>
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó como sentido convencional de circulación de la corriente el flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Más adelante se observó, que en los metales los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y que se desplazan en sentido contrario al convencional.<ref>
{{Citation
| first = Robert | last = Ward
| title = Introduction to Electrical Engineering
| publisher = Prentice-Hall
| page = 18
| year = 1960}}
</ref> Lo cierto es que, dependiendo de las condiciones, una corriente eléctrica puede consistir de un flujo de partículas cargadas en una dirección, o incluso en ambas direcciones al mismo tiempo. La convención positivo-negativo se usa normalmente para simplificar esta situación.<ref name=saslow/>
El proceso por el cual la corriente eléctrica circula por un material se llama [[conducción eléctrica]], y su naturaleza varía dependiendo de las partículas cargadas y el material por el cual están circulando. Son ejemplos de corrientes eléctricas la conducción metálica, donde los electrones recorren un [[conductor eléctrico]], como el metal, y la [[electrólisis]], donde los [[ion]]es ([[átomo]]s cargados) fluyen a través de líquidos. Mientras que las partículas pueden moverse muy despacio, algunas veces con una [[velocidad de deriva|velocidad media de deriva]] de sólo fracciones de milímetro por segundo,<ref name=duffin>
{{Citation
| first = W.J. | last = Duffin
| title = Electricity and Magnetism, 3rd edition
| publisher = McGraw-Hill
| page = 17
| year = 1980
| isbn = 0-07-084111-X}}
</ref> el [[campo eléctrico]] que las controla se propaga cerca a la [[velocidad de la luz]], permitiendo que las señales eléctricas se transmitan rápidamente por los cables.<ref>
{{Citation
| first = L. | last = Solymar
| title = Lectures on electromagnetic theory
| publisher = Oxford University Press
| page = 140
| year = 1984
| isbn = 0-19-856169-5}}
</ref>
La corriente produce muchos efectos visibles, que han hecho que se reconozca su presencia a lo largo de la historia. En 1800, [[William Nicholson (químico)|Nicholson]] y [[Anthony Carlisle|Carlisle]] descubrieron que el agua podía descomponerse por la corriente de una pila voltaica en un proceso que se conoce como [[electrólisis]]; trabajo que posteriormente fue ampliado por [[Michael Faraday]] en 1833.<ref name=duffin23-24>
{{Citation
| first = W.J. | last = Duffin
| title = Electricity and Magnetism, 3rd edition
| publisher = McGraw-Hill
| pages = 23–24
| year = 1980
| isbn = 0-07-084111-X}}
</ref> La corriente a través de una [[resistencia eléctrica]] produce un aumento de la temperatura, un efecto que [[James Prescott Joule]] estudió matemáticamente en 1840 (ver [[efecto Joule]]).<ref name=duffin23-24/>
=== Campo eléctrico ===
{{AP|Campo eléctrico}}
[[Archivo:Field lines.svg|thumb|Líneas de campo saliendo de una carga positiva hacia un conductor plano.]]
El concepto de [[campo eléctrico]] fue introducido por [[Michael Faraday]]. Un campo eléctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una fuerza que ejerce sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. Un campo eléctrico actúa entre dos cargas de modo muy parecido al [[campo gravitatorio]] que actúa sobre dos [[masa]]s, y como tal, se extiende hasta el infinito y su valor es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.<ref name=Umashankar/> Sin embargo, hay una diferencia importante: Mientras la gravedad siempre actúa como atracción, el campo eléctrico puede producir atracción o repulsión. Si un cuerpo grande como un planeta no tienen carga neta, el campo eléctrico a una distancia determinada es cero. Por ello la gravedad es la fuerza dominante en el universo, a pesar de ser mucho más débil.<ref name=hawking/>
Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define como la fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga esté inmóvil en ese punto.<ref name=uniphysics_469>
{{Citation
| first = Francis | last = Sears, ''et al.''
| title = University Physics, Sixth Edition
| publisher = Addison Wesley
| pages = 469–470
| year = 1982
| isbn = 0-201-07199-1}}
</ref> La carga de ensayo debe de ser insignificante para evitar que su propio campo afecte el campo principal y también debe ser estacionaria para evitar el efecto de los [[campo magnético|campos magnéticos]]. Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza, y una fuerza es un vector, entonces el campo eléctrico también es un vector, con [[magnitud (matemática)|magnitud]] y dirección. Específicamente, es un [[campo vectorial]].<ref name=uniphysics_469/>
[[Archivo:Electric motor cycle 3.png|thumb|180px|El motor eléctrico aprovecha un efecto importante del electromagnetismo: una corriente a través de un campo magnético experimenta una fuerza en el mismo ángulo del campo y la corriente.]]
=== Potencial eléctrico ===
{{AP|Potencial eléctrico}}
El concepto de potencial eléctrico tiene mucha relación con el campo eléctrico. Una carga pequeña ubicada en un campo eléctrico experimenta una fuerza, y para llevar esa carga a ese punto en contra de la fuerza necesitó hacer un [[trabajo (física)|trabajo]]. El potencial eléctrico en cualquier punto se define como la energía requerida para mover una carga de ensayo ubicada en el infinito a ese punto.<ref name=uniphysics_494>
{{Citation
| first = Francis | last = Sears, ''et al.''
| title = University Physics, Sixth Edition
| publisher = Addison Wesley
| pages = 494–498
| year = 1982
| isbn = 0-201-07199-1}}
</ref> Por lo general se mide en [[voltio]]s, donde un voltio es el potencial en el que es necesario un [[julio|julio (unidad)]] de trabajo para atraer una carga de un [[culombio]] desde el infinito. Esta definición formal de potencial tiene una aplicación práctica, aunque un concepto más útil es el de [[tensión (electricidad)|diferencia de potencial]], y es la energía requerida para mover una carga entre dos puntos específicos. El campo eléctrico tiene la propiedad especial de ser [[fuerza conservativa|conservativo]], es decir que no importa la trayectoria realizada por la carga de prueba; todas las trayectorias de dos puntos específicos consumen la misma energía, y además con un único valor de diferencia de potencial.<ref name=uniphysics_494/>
=== Electromagnetismo ===
{{AP|Electromagnetismo}}
Se denomina '''electromagnetismo''' a la teoría física que unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos son obra de Faraday, pero fueron formulados por primera vez de modo completo por Maxwell.<ref>{{cita web |url=http://www.wordreference.com/definicion/electromagnetismo |título=Definición de electromagnetismo |fechaacceso=19 de diciembre de 2012 |obra=Diccionario de la lengua española |editorial=Espasa-Calpe |cita=Parte de la física que estudia las acciones y reacciones de las corrientes eléctricas sobre los campos magnéticos.}}</ref><ref name="historia">{{cita web|url=http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29009272/1999/articulos/articulo1.PDF| título= Historia del Electromagnetismo|autor=Rafael López Valverde|fechaacceso=13 de febrero de 2008}}</ref> La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales, conocidas como [[ecuaciones de Maxwell]], que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales: [[carga eléctrica|densidad de carga eléctrica]], [[corriente eléctrica]], [[densidad de flujo eléctrico|desplazamiento eléctrico]] y [[corriente de desplazamiento]].<ref name="sadiku">{{cita libro |apellido=Sadiku|nombre=Matthew N. O. |título=Elements de electromagnetics |idioma=inglés |edición=5 |año=2009 |editorial=Oxford University
|isbn=0195387759}}</ref>
A principios del siglo XIX [[Hans Christian Ørsted|Ørsted]] encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. A partir de esa base [[James Clerk Maxwell|Maxwell]] unificó en 1861 los trabajos de físicos como [[André-Marie Ampère|Ampère]], [[William Sturgeon|Sturgeon]], [[Joseph Henry|Henry]], [[Georg Simon Ohm|Ohm]] y [[Michael Faraday|Faraday]], en un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, el fenómeno electromagnético.<ref name=berkson>
{{Citation
| first = William | last = Berkson
| title = Fields of Force: The Development of a World View from Faraday to Einstein
| publisher = Routledge
| page = 370
| year = 1974
| isbn = 0-7100-7626-6}}</ref>
Se trata de una [[teoría de campos]]; las explicaciones y predicciones que da se basan en magnitudes físicas [[campo vectorial|vectoriales]] y son dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los que intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre la materia.
[[Archivo:Ohms law voltage source.svg|thumb|Un [[circuito|circuito eléctrico]] básico. La [[fuente eléctrica|fuente de tensión]] V en la izquierda proporciona una [[corriente eléctrica|corriente]] I al circuito, entregando [[energía eléctrica]] a la [[resistencia eléctrica|resistencia]] R. De la resistencia, la corriente regresa a la fuente, completando el circuito.]]
=== Circuitos eléctricos ===
{{AP|Circuito|Análisis de circuitos}}
Un circuito eléctrico es una interconexión de componentes eléctricos tales que la carga eléctrica fluye en un camino cerrado, por lo general para ejecutar alguna tarea útil.<ref>{{cita libro |apellido=Hayt |nombre=William |título=Análisis de circuitos en ingeniería |año=2007 |editorial=McGraw-Hill |isbn=970-10-6107-1 |capítulo=2 |páginas=21 |cita=La interconexión de dos elementos de circuitos simples forma una red eléctrica; si contiene al menos una trayectoria cerrada, también es un circuito eléctrico}}</ref>
Los componentes en un circuito eléctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos como [[resistor]]es, [[condensador eléctrico|capacitores]], [[interruptor]]es, [[transformador]]es y [[electrónica|electrónicos]]. Los circuitos electrónicos contienen [[componente activo|componentes activos]], normalmente [[semiconductor]]es, exhibiendo un comportamiento [[no lineal]], que requiere análisis complejos. Los componentes eléctricos más simples son los [[componente pasivo|pasivos]] y [[lineal]]es.<ref name=ec_3>
{{citation
| first=Edminister | last=Joseph
| title=Electric Circuits
| page=3
| year=1965
| publisher=McGraw-Hill
| isbn=07084397X }}</ref>
El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y fuentes electromotrices de corriente continua está gobernado por las [[Leyes de Kirchhoff]]. Para estudiarlo, el circuito se descompone en [[malla eléctrica|mallas eléctricas]], estableciendo un [[sistema de ecuaciones lineales]] cuya resolución brinda los valores de los voltajes y corrientes que circulan entre sus diferentes partes.<ref name="Hayt">{{cita libro |apellido=Hayt |nombre=William |título=Análisis de circuitos en ingeniería |año=2007 |editorial=McGraw-Hill |isbn=970-10-6107-1}}</ref>
La resolución de circuitos de corriente alterna requiere la ampliación del concepto de resistencia eléctrica, ahora ampliado por el de [[impedancia]] para incluir los comportamientos de [[inductor|bobinas]] y [[Condensador eléctrico|condensadores]]. La resolución de estos circuitos puede hacerse con generalizaciones de las leyes de Kirchoff, pero requiere usualmente métodos matemáticos avanzados, como el de [[Transformada de Laplace]], para describir los comportamientos [[corriente transitoria|transitorios]] y [[régimen estacionario|estacionarios]] de los mismos.<ref name="Hayt" />
== Propiedades eléctricas de los materiales ==
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