Actividades de la Unidad

Actividades de la Unidad I



  1. Define brevemente: molécula, materia y átomo.
  2. Las moléculas son agrupaciones estables de átomos unidos por un tipo de enlace químico que se denomina enlace covalente. Además de este enlace entre átomos, las moléculas pueden unirse entre sí y organizarse en forma cristalina en el estado sólido.
  3. Partícula formada por una agrupación ordenada y definida de átomos, que constituye la menor porción de un compuesto químico que puede existir en libertad.
  4. El átomo es la menor fracción en que puede dividirse un elemento simple sin que pierda sus propiedades químicas y pudiendo ser objeto de una reacción química.
  5. Describe las partículas del átomo.

C:\Users\ESOSA\Desktop\atomo.png

El átomo que quiere decir “no divisible”, realmente es SÍ es divisible. Y aunque se pueda dividir y subdividir, las partículas fundamentales son únicamente tres: Protón, electrón, y neutrón.

1º- El protón de carga positiva y una masa de 1,672 × 10–27 Kg o, en relación al electrón, unas 1836 veces la masa de un electrón. Se encuentra en el núcleo del átomo. 938,3 MeV/c2.

2º- El neutrón, con carga neutra y una masa de 1,674 × 10–27 Kg o, en relación al electrón, unas 1836 veces la masa de un electrón. se encuentra en el núcleo del átomo. 939,2 MeV/c2.

3º- El electrón con carga negativa y fuera del núcleo del átomo, el electrón posee una masa de 9,1×10−31 Kg.  0,5 MeV/c2.

  1. Elabora un esquema grafico de un átomo de Hidrogeno, de Carbono y de Cobre.

Átomo de hidrógeno, núcleo y electrón. La molécula estaría constituida por dos átomos de hidrógeno.

En la figura se ilustran los orbitales s y p para el átomo de hidrógeno. Debes notar que los orbitales están representados en un sistema de ejes x, y, z mutuamente perpendiculares, o ejes cartesianos. En el origen de este sistema x=0, y=0, z=0 se sitúa imaginariamente el núcleo (3).




Los niveles de energía (n)  se representan con los números 1, 2, 3, 4., donde el nivel de menor energía es el 1. Los subniveles se designan con las letras s, p, d, f…
Cada nivel de energía tiene una capacidad limitada de ocupación por electrones que se calcula con la formula 2n2.

  1. Explica la diferencia de los cuerpos Conductores, Semiconductores y Aislante.
  2. Conductores:
    Los Materiales conductores son aquellos a través de los cuales la corriente fluye con relativa facilidad. Metales como plata, cobre, oro y aluminio se cuentan entre los mejores conductores. relativa facilidad. Metales como plata, cobre, oro y aluminio se cuentan entre los mejores conductores.
  3. Semiconductores:
    Son materiales que solos son poco conductores pero que al agregar o mezclar otro tipo de material tal como el arsénico, fosforo, o boro se vuelven buenos conductores un ejemplo de ello es el silicio o el germanio, que son pobres conductores de la electricidad, hasta que son “dopados” con pequeñas cantidades de otros materiales como arsénico, fósforo o boro. Los semiconductores se utilizan para construir dispositivos como diodos, leds y transistores.
  4. Aislante:

Este tipo de materiales no conducen electricidad. Algunos de estos son: Cerámica, vidrio, plástico, goma, papel seco, aire, etc.

  1. Compara con objeto real, las diferencias de los materiales Conductores, Semiconductores y Aislante, de cinco ejemplos de ellos.

TIPOS DE SEMICONDUCTORES

  1. Primero que nada tenemos que definir claramente lo que es un semiconductor el cual no es más que un material ya sea sólido o liquido con una resistividad intermedia entre la de un conductor y la de un aislador

Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia.

Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambosmateriales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo).

El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el semiconductor tipo N, entre los más comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio. Conocidos como aceptores el cual contiene espacios y necesita que sean llenados para emparejar el material.

  1. Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo más importante y relevante es la formación del tipounión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N.

CLASES DE AISLANTES




1Antes que nada tenemos que definir claramente lo que es un aislante y no son más que cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad y que se emplea para suprimir su flujo, o sea, que las cargas se mueven con mucha dificultad.

1 Son aquellos materiales en los cuales los electrones no se desprenden fácilmente, aún aplicando una diferencia de potencial, es decir, una presión eléctrica elevada.

Las dos clases de aislantes más importantes que existen son:

  • Aislantes Eléctricos.
  • Aislantes Térmicos.

AISLANTES ELÉCTRICOS

Como su nombre lo dice es perfecto para las aplicaciones eléctricas y sería aun más perfecto si fuera absolutamente no conductor, pero claro ese tipo de material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Un buen aislante apenas posee electrones permitiendo así el flujo continuo y rápido de las cargas.

En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aíslan con vidrio, porcelana u otro material cerámico.

AISLANTES TÉRMICOS




Los materiales de aislamiento térmico se emplean para reducir el flujo de calor entre zonas calientes y frías. Por ejemplo, el revestimiento que se coloca frecuentemente alrededor de las tuberías de vapor o de agua caliente reduce las pérdidas de calor, y el aislamiento de las paredes de una nevera o refrigerador reduce el flujo de calor hacia el aparato y permite que se mantenga frío.

  1. Defina Tensión Eléctrica.

Es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.  Su unidad de medida es el voltio.

La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

  1. Nombre el aparato para la medición de la tensión eléctrica y diga cómo debe conectarse dicho equipo.

Se puede medir con un voltímetro.

Se debe conectar en paralelo con la porción del circuito sobre el que se quiere realizar la medida.

  1. Define y dibuje los diferentes tipos de tensión eléctrica.

Básicamente existen dos tipos de tensión eléctrica, la tensión continúa y la tensión alterna, que provocan que circule una intensidad continúa o alterna.

ensión continúa   Tensión alterna

  1. Defina Corriente Eléctrica.

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. 1Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

  1. Nombre el aparato para la medición de la corriente eléctrica y diga cómo debe conectarse dicho equipo.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

Para medir la intensidad de una corriente eléctrica se conecta en paralelo con el galvanómetro una resistencia de bajo valor llamada “shunt” y de esta manera el instrumento puede medir intensidades elevadas con muy poca caída de tensión, ya que el amperímetro se conecta en serie con el circuito. Para la medida de la tensión eléctrica se dispone una resistencia de alto valor, llamada “multiplicadora”, en serie con el galvanómetro. Así el instrumento presenta una impedancia de entrada alta y la carga sobre el circuito al que se conecta es mínima.



  1. Define Potencia Eléctrica.

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

  1. Nombre el aparato para la medición de la potencia eléctrica.

Miliamperímetro: es un aparato usado para medir la corriente eléctrica de cualquier tipo de circuito, esta medición o resultado nos da en miliampers (1 X )

  1. Hable brevemente sobre el grafeno.

Este material surge cuando pequeñísimas partículas de carbono se agrupan de forma muy densa en láminas de dos dimensiones muy finas (tienen el tamaño de un átomo), y en celdas hexagonales. Para que te hagas una idea, su estructura es similar a la que resulta de dibujar un panal de abejas en un folio. ¿Por qué en un folio? Porque es una superficie plana, de dos dimensiones, como el grafeno.

El grafeno se obtiene a partir de una sustancia abundante en la naturaleza, el grafito. Ésta, forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que se emplea para fabricar muy variados objetos, desde la mina de los lápices hasta algunos ladrillos.

Ejercicios de auto evaluación de la unidad I

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  1. Un bombillo eléctrico contiene una resistencia R de 50ohm conectado a una fuente de voltaje Vs de 10V:
  2. ¿Cuál es la potencia disipada en el bombillo?

2 watts

  1. ¿Cuál es la Potencia entregada por la fuente Vs?

-2 watts

  1. ¿Cuál es la corriente total que circula por el circuito?

I = Vs/R = 10/50 = 0.2 Amp.

2) Si el voltaje pico de la red eléctrica en nuestro hogares es de 120Vrms a 60Hz, ¿cual es el voltaje pico máximo que puede alcanzar la señal, y en qué tiempo ocurre?

0.362 Omh

57.6 Ohm

1.5V

3) La siguiente figura muestra dos circuitos idénticos que conectan una batería de 6V a una resistencia de 18Ω. La diferencia es que elegimos para medir las tensiones e intensidades en los dos circuitos de forma diferente: se utilizó un sistema de coordenadas diferente de tensiones y corrientes en nuestras mediciones.

https://www.edx.org/static/content-mit-6002x~2012_Fall/images/circuits/ard.a30c0c774563.gif

  1. ¿Cuál es el voltaje (en voltios) v1 medida a través de la batería?

6V

  1. ¿Cuál es el voltaje (en voltios) v2 medida a través de la resistencia?

6V

  1. ¿Cuál es la corriente (en amperios) i1 medido entrar en la batería?

-0.333Amp

  1. ¿Cuál es la corriente (en amperios) i2 mide entrar en la resistencia?

0.333Amp

  1. ¿Cuál es la potencia (en vatios) P1 = v1 ⋅ i1 entrar en la fuente de tensión?

-2W

  1. ¿Cuál es la potencia (en vatios) P2 = v2 ⋅ i2 entrar en la resistencia?

2W

  1. ¿Cuál es el voltaje (en voltios) v3 medida a través de la batería?

-6V

  1. ¿Cuál es el voltaje (en voltios) v4 medida a través de la resistencia?

-6V

  1. ¿Cuál es la corriente (en amperios) i3 mide entrar en la batería?

0.333Amp

  1. ¿Cuál es la corriente (en amperios) i4 mide entrar en la resistencia?

-2W

  1. ¿Cuál es la potencia (en vatios) P3 = v3 ⋅ i3 entrar en la fuente de tensión?

2W

  1. ¿Cuál es la potencia (en vatios) P4 = ⋅ v4 i4 entrar en la resistencia?

4) De acuerdo al circuito, ¿cuánta corriente produciría un voltaje aplicado de 10 volts a través de una resistencia de 5 ohms?, ¿Cuánta potencia entrega la fuente B1?, ¿Cuánta potencia consume la resistencia R1?

5) De acuerdo al diagrama, ¿cuál es la resistencia que, si se le aplica un voltaje de

60 volts, produciría una corriente de 3 amperes?, ¿Cuánta potencia entrega la fuente B1?, ¿Cuánta potencia consume la resistencia R1?

 

6) Si el foco del circuito del diagrama tiene una resistencia de 100 ohms y una corriente de 1 ampere, ¿cuál será el voltaje producido por la fuente?, ¿Cuánta potencia entrega la fuente B1?, ¿Cuál es la potencia consumida por el foco?

7) ¿Calcular el voltaje pico (Vp) y el periodo (T) de la red eléctrica de Argentina?

8) Si en nuestra casa queremos conectar las siguientes cargas a un inversor, cuál sería la potencia total consumida por todas las carga, la capacidad del inversor, y la corriente total consumida por todo los equipos?

  1. cinco bombillos de 20Wc/u
  2. dos abanico de 80W
  3. un televisor de 100W
  4. una computadora de 200W

9) Si dejáramos un bombillos de 200W encendido por un mes las 24 horas del día, sin que haya una interrupción de la energía eléctrica, cuál sería el costo total que la compañía eléctrica nos cobraría si el costo de la energía eléctrica es $4.44 pesos el kilo vatio horas.

10) Juan tiene un granero que está a 113.0 metros de su casa. Él tiene que suministrar 1000 vatios a 240 V a una carga resistiva a su establo de la línea de alimentación de 60 Hz en su casa. Tenga en cuenta que el circuito de la casa de la granja requiere de dos longitudes del cable de interconexión. Se propone utilizar el número 12 AWG para conectar su casa a su granero. (AWG American Wire Gauge).El Número 12 AWG de alambre de cobre tiene una resistencia de 1.588Ω por 1000 pies.

https://www.edx.org/static/content-mit-6002x~2012_Fall/images/circuits/house-barn.aceb78ef8e7d.gif

  1. ¿Cuál es la resistencia total (en ohmios) de la línea de transmisión?
  2. ¿Cuál es la resistencia (en ohmios) de la carga de Juan en su granero?
  3. ¿Cuál es la caída de tensión (en voltios) de la casa a la carga en el establo debido a la resistencia en la línea de transmisión de Juan?