LA ELECTRICIDAD
Es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros ,en otras palabras es el flujo de electrones. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo forman una parte). Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay 92 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos. Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 14 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 106 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.
MOLÉCULA
En química, se llama moléculas a las partículas neutras formadas por un conjunto estable de al menos dos átomos enlazados convalentemente. No es posible exagerar la importancia del concepto de molécula para la química ordinaria, especialmente para la química de la vida.
Casi toda la química orgánica y buena parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y re actividad de moléculas y compuestos moleculares. La química física y, especialmente, la química cuántica también estudian, cuantitativamente, en su caso, las propiedades y re actividad de las moléculas. La bioquímica está íntimamente relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicas entre moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio de la química supermolecular. Estas fuerzas explican las propiedades físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un compuesto molecular.
Las moléculas rara vez se encuentran sin interacción entre ellas, salvo en gases enrarecidos. Así, pueden encontrarse en redes cristalinas, como el caso de las moléculas de H2O en el hielo o con interacciones intensas pero que cambian rápidamente de direccionalidad, como en el agua líquida. En orden creciente de intensidad, las fuerzas intermoleculares más relevantes son: las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno. La dinámica molecular es un método de simulación por computadora que utiliza estas fuerzas para tratar de explicar las propiedades de las moléculas.
ÁTOMO
En química y física, átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
Su denso núcleo representan el 99.9% de la masa del átomo, y está compuesto de bariones llamados protones y neutrones, rodeados por una nube de electrones, que -en un átomo neutral- igualan el número de protones. .
El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.
ELECTRONES
El electrón, comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.
Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de elemento o compuesto en el que se genere, necesitará más o menos energía para provocar esta corriente eléctrica. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos.
Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga eléctrica contraria a la del protón. Sin embargo, por razones históricas -y ventajas en ecuaciones matemáticas-, se dice que el electrón tiene una carga eléctrica negativa, en el sentido que es contraria a la carga del protón, que se consideraba positiva. Sin embargo, esta elección de signo es totalmente arbitraria.
Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y protones. La masa de un simple neutrón o protón es más de 1 800 veces mayor que la masa de un electrón. El tiene una masa de 9,11×10-28 gramos. Los electrones poseen una carga eléctrica negativa, con una magnitud llamada algunas veces carga elemental o carga fundamental. Por esto se dice que un electrón tiene una carga de -1. Los protones tienen una carga del mismo valor, pero con polaridad opuesta, es decir +1. La carga fundamental tiene un valor de 1,602×10-19coulombios.
PROTONES
En física, el protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva y una masa 1.836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse en otras partículas. El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.
En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es.
El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno (también el átomo estable más simple posible) es un único protón. Al tener igual carga, los protones se repelen uno del otro, como dos imanes mirando al mismo polo. Sin embargo, pueden estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que es superior a la fuerza electromagnética que los repulsa. Por tanto, el núcleo atómico puede existir sin desintegrarse por dicha repulsión. No obstante, cuando el átomo es grande (como los átomos de Uranio), a veces la repulsión electromagnética puede desintegrar el átomo progresivamente, expulsando partículas alfa, y por tanto, se trata de un átomo radiactivo; es decir, un átomo que progresivamente se convierte en un átomo de otro elemento. Estas desintegraciones pueden durar menos de un segundo, y otras pueden tardar tanto o más que la edad de Universo; por tanto, puede cuantificarse el nivel de desintegración respecto a lo que no se han desintegrado en la misma muestra, y así se puede estimar la edad de una roca (desde su formación) o planta (desde que se adhirió a la planta).
NEUTRONES
El neutrón es una partícula sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el proton. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.
Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885.7 ± 0.8 s),2 ; cada neutrón se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.
El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.
CONDUCTORES ELECTRICOS
Un conductor eléctrico es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente son, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.
Materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.
Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor es la plata pero es muy cara, así que el metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión1
La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo elInternational Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 58.0 MS/m.2 A este valor es a lo que se llama 100% IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa como un cierto porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.3
AISLANTES ELÉCTRICOS
El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.
Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector).
SEMICONDUCTOR
Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.
| Elemento | Grupo | Electrones en la última capa |
|---|---|---|
| Cd | II B | 2 e- |
| Al, Ga, B, In | III A | 3 e- |
| Si, C, Ge | IV A | 4 e- |
| P, As, Sb | V A | 5 e- |
| Se, Te, (S) | VI A | 6 e- |
El elemento semiconductor más usado es el Silicio, el segundo el Germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².
También los semiconductores son cuerpos que, a bajas temperaturas son aislantes, pero se convierten en malos conductores a temperatura ambiente. CONDUCTOR SEMICONDUCTORAISLANTE Cobre Silicio Mica 0,01786 W·mm2/m 2 · 10 9 W·mm2/m 10 20 W·mm2/m
El silicio es uno de los elementos más abundantes en la naturaleza y uno de los más utilizados como semiconductor en la construcción de componentes electrónicos. Otros semiconductores empleados son el germanio y en menor medida el selenio. También son semiconductores algunos compuestos como el arseniuro de galio, el fosfuro de indio o el sulfuro de plomo.
Además, con ciertas modificaciones en su estructura cristalina, se puede mejorar la capacidad de los semiconductores de establecer corrientes eléctricas.
GUSTAVO ADOLFO DIAZ GOMEZ
CRISTIAN JULIAN DIAZ
SENA-CEET
TELECOMUNICACIONES-GRUPO 4
150400
CRISTIAN JULIAN DIAZ
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