Electroestática

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República Bolivariana de Venezuela
UPTT “Mario Briceño Irragorry”
Trujillo - Edo – Trujillo
Cátedra: Ingeniería del Computador
Electrostática
Elaborado por:
Ojeda, Rosimar
V- 27.466.011
Trayecto 1 – Trimestre 1
Sección 7 (Fin de Semana)
Abril, 2020
Electrostática
 La electrostática es la rama de la física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
 Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.
Ley de Coulomb
 El estudio de la Electrostática se iniciará mediante la ley de Coulomb, ley experimental que describe la interacción entre dos cargas puntuales en reposo en el vacío (esto es, no existe ningún medio material entre ellas). El concepto de carga puntual es una idealización por la que se considerará que cierta carga está localizada estrictamente en un punto. 
 Aunque en principio, esta idealización pudiera parecer poco realista, la experiencia demuestra que es una aproximación muy precisa en múltiples situaciones. De hecho, la carga uniformemente distribuida de cuerpos esféricos o incluso cuerpos cargados considerados a distancias lejanas se comportan muy aproximadamente como cargas puntuales.
Electricidad estática
 La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro. Antes del año 1832, que fue cuando Michael Faraday publicó los resultados de sus experimentos sobre la identidad de la electricidad, los físicos pensaban que la electricidad estática era algo diferente de la electricidad obtenida por otros métodos. Michael Faraday demostró que la electricidad inducida desde un imán, la electricidad producida por una batería, y la electricidad estática son todas iguales.
 La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables o cuando partículas ionizadas se depositan en un material, como ocurre en los satélites al recibir el flujo del viento solar y de los cinturones de radiación de Van Allen. La capacidad de electrificación de los cuerpos por rozamiento se denomina efecto triboeléctrico; existe una clasificación de los distintos materiales denominada secuencia triboeléctrica.
 La electricidad estática se utiliza comúnmente en la xerografía, en filtros de aire, en algunas pinturas de automóvil, en algunos aceleradores de partículas subatómicas, etc. Los pequeños componentes de los circuitos eléctrónicos pueden dañarse fácilmente con la electricidad estática. Sus fabricantes usan una serie de dispositivos antiestáticos y embalajes especiales para evitar estos daños. Hoy la mayoría de los componentes semiconductores de efecto de campo, que son los más delicados, incluyen circuitos internos de protección antiestática.
Conductores y aisladores
 Los materiales se comportan de forma diferente en el momento de adquirir una carga eléctrica. Así, una varilla metálica sostenida con la mano y frotada con una piel no resulta cargada. Sin embargo, sí es posible cargarla cuando al frotarla se usa para sostenerla un mango de vidrio o de plástico y el metal no se toca con las manos al frotarlo. La explicación es que las cargas pueden moverse libremente entre el metal y el cuerpo humano, lo que las iría descargando en cuanto se produjeran, mientras que el vidrio y el plástico no permiten la circulación de cargas porque aíslan eléctricamente la varilla metálica del cuerpo humano.
Esto se debe a que en ciertos materiales, típicamente en los metales, los electrones más alejados de los núcleos respectivos adquieren fácilmente libertad de movimiento en el interior del sólido. Estos electrones libres son las partículas que transportarán la carga eléctrica. Al depositar electrones en ellos, se distribuyen por todo el cuerpo, y viceversa, al perder electrones, los electrones libres se redistribuyen por todo el cuerpo para compensar la pérdida de carga. Estas sustancias se denominan conductores.
 En contrapartida de los conductores eléctricos, existen materiales en los que los electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos. En consecuencia, estas sustancias no poseen electrones libres y no será posible el desplazamiento de carga a través de ellos. Al depositar una carga eléctrica en ellos, la electrización se mantiene locamente. Estas sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos. El vidrio y los plásticos son ejemplos típicos.
 La distinción entre conductores y aislantes no es absoluta: la resistividad de los aislantes no es infinita (pero sí muy grande), y las cargas eléctricas libres, prácticamente ausentes de los buenos aislantes, pueden crearse fácilmente suministrando la cantidad adecuada de energía para separar a un electrón del átomo al que esté ligado (por ejemplo, mediante irradiación o calentamiento). Así, a una temperatura de 3000 K, todos los materiales que no se descomponen por la temperatura, son conductores.
 Entre los buenos conductores y los dieléctricos existen múltiples situaciones intermedias. Entre ellas destacan los materiales semiconductores por su importancia en la fabricación de dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica. En condiciones ordinarias se comportan como dieléctricos, pero sus propiedades conductoras se modifican mediante la adición de una minúscula cantidad de sustancias dopantes. Con esto se consigue que pueda variarse la conductividad del material semiconductor como respuesta a la aplicación de un potencial eléctrico variable en su electrodo de control.
 Ciertos metales adquieren una conductividad infinita a temperaturas muy bajas, es decir, la resistencia al flujo de cargas se hace cero. Se trata de los superconductores. Una vez que se establece una corriente eléctrica de circuito cerrado en un superconductor, los electrones fluyen por tiempo indefinido.
Fenómenos electroestáticos
 La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento.
Electrización
 Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva. Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
Carga eléctrica
 
 Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la cargaeléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Existen dos tipos de carga eléctrica, que se han denominado cargas positivas y negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen.
Principio de conservación y cuantización de la carga
 Las cargas eléctricas solo se pueden producir por parejas. La cantidad total de las cargas eléctricas positivas producidas en igual a la de las negativas, es decir, la cantidad total de carga eléctrica en cualquier proceso permanece constante. Además, cualquier carga localizada en un cuerpo siempre es múltiplo entero de la unidad natural de carga, la del electrón.
Voltimetro y su uso
 Un voltímetro es un instrumento de medición que se utiliza para medir la diferencia de potencial eléctrico, también conocido como voltaje, entre dos puntos en una corriente eléctrica. 
 El voltaje se conoce como la energía potencial eléctrica por unidad de carga, es responsable de la conducción de una corriente de un electrón a otro electrón.
Se mide la cantidad de carga eléctrica positiva a medida que entre un punto dentro de un circuito eléctrico y luego mide la entrada negativa a medida que pasa a través de otro punto.
 En términos técnicos, los voltímetros son considerados como amperímetros, esto es porque miden la corriente eléctrica en lugar de la tensión. El voltaje solamente se mide cuando la corriente eléctrica se transmite en el circuito eléctrico a través de la resistencia.
 
 Los voltímetros originalmente eran galvanómetros, también se le conocen como multímetros porque también miden la resistencia y la corriente.
Partes de un voltimetro:
· Terminal de entrada positivo (normalmente color rojo).
· Terminal de entrada negativo (generalmente color negro).
· Muestra, donde puedes encontrar los resultados de la medición: Si es analógico tendrás que leer los resultados de una escala. Si es digital, los resultados se mostrarán como una lectura en una pantalla LCD o LED.
Funciones
La mayoría de voltímetros tienen al menos estas funciones:
· Mediciones y ensayos precisos para una variedad de aparatos electrónicos.
· Mide los voltajes.
· Mide la corriente continua.
· Mide la continuidad.
· Mide la resistencia.
· Mide los transistores.
· Prueba la batería.
¿Cómo funciona un Voltímetro?
 Un buen ejemplo para demostrar cómo se utiliza es cuando tratas de determinar la cantidad de carga restante en una batería.
Dos cables se utilizan: un cable (el color rojo) está conectado desde el terminal positivo del voltímetro, al extremo positivo de la batería. El otro cable (el color negro) se conecta desde el terminal negativo en el voltímetro hasta el punto negativo de la batería. Poner el medidor de voltaje correcto, el voltaje del voltímetro tienes que ser superior al aparato, pero lo más cercano posible.
¿Cómo usar un voltímetro?
Tipos de Voltímetros:
Hay dos tipos de voltímetros: analógicos y digitales
 Los voltímetros digitales son hoy ampliamente utilizados para la medición de múltiples cálculos como tensión, corriente y resistencia. Del mismo modo, el voltímetro digital también se ha convertido en una opción popular. Hay quienes creen que es preferible un voltímetro digital a uno analógico.
Ventajas de Voltímetros digitales:
· La principal ventaja es que te da la medición más precisa en comparación con su contraparte analógica, y la exactitud no se limita a dar resultados correctos, ya que los voltímetros analógicos indican el valor con una aguja sobre una escala, mientras que uno digital tiene un LED o pantalla LCD, que puede mostrar la salida en números e incluso hasta los puntos decimales.
· Se puede ajustar cuando sea necesario a medida de ohmios, amperios y voltios.
Ventajas de los Voltímetros analógicos:
· Son excelentes para la medición de tensión, corriente, resistencia, frecuencia y potencia de la señal.
· Tiene comprobación de diodos, un voltímetro analógico es más preciso que el uso de un voltímetro digital en esta comprobación.
· Los problemas de cortocircuito se pueden encontrar con una mejor salida mediante un voltímetro analógico.
· Al igual que la versión digital, la mayoría de las versiones avanzadas de voltímetros analógicos tienen grandes características como condensador, diodo y modos de prueba de CI (circuito integrado).
Manipulación y uso de los Voltímetros:
 Los voltímetros en general, tienden a ser instrumentos frágiles que pueden ser dañados por acciones irreflexivas como el uso de un voltímetro a medida de pequeñas cantidades de corriente para medir una gran tensión. Sin embargo, otro movimiento imprudente es utilizar un voltímetro destinado a la medición de grandes voltajes para medir pequeñas cantidades de voltaje. En este escenario, aunque el voltímetro no se dañará, las lecturas obtenidas no serán precisas. Ambos extremos deben ser evitados.
Herramientas del Laboratorio
· Desarmadores: Se utilizan para desarmar y armar nuestra PC al momento de hacer mantenimiento interno, así como para desmontar tarjetas madres y volver a montar.
· Aspiradora: Una aspiradora es un dispositivo que utiliza una bomba de aire para aspirar el polvo y otras partículas pequeñas de suciedad
· Pulsera antiestática: Esta pulsera se utiliza para realizar la descarga de la electricidad estática de nuestro cuerpo a tierra y quedemos descargados de esa nociva "carga" que puede afectar mucho las partes de un PC
· Brochas: Son utilizadas para la limpieza por lo regular internas de la PC estas brochas son echas de pelo de camello para que no suelten pelusa, también pueden utilizarse para el teclado, el mouse, entre otros.
· Limpiador de pantallas: Se utiliza para dar limpieza a nuestro monitor después o antes de hacer el mantenimiento de nuestra PC.
· Limpiador de Circuitos: Es utilizado para limpieza de cables internos de la PC para que estos no sean dañados.
· Alcohol Isopropílico: Dentro de la computación es el líquido más importante para realizar limpiezas de tarjetas de los equipos
(computadoras, impresoras, monitores, etc.), es un compuesto que tiene un secado demasiado rápido por lo cual ayuda a realizar un trabajo muy eficiente.
Es un alcohol que remueve la grasa con gran facilidad por lo cual ofrece una gran seguridad al Introducción.
· Cautin: El cautín es una herramienta eléctrica muy sencilla que posee un conjunto de elementos que al estar correctamente conectados van a generar en una barra de metal el calor suficiente para poder derretir los distintos metales (estaño, oro, etc.) utilizados para las soldaduras de los circuitos eléctricos y electrónicos. El mismo está compuesto por cinco elementos básicos y fundamentales
· Pinzas de punta fina: Se emplean normalmente para retirar los jumper de los discos duros o unidades de CD−ROM cuando hubiera la necesidad de configurar los para hacer que la computadora pueda reconocerlos.
· Multimetro: es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).
· Destornillador Tor: es la marca de un tipo de cabeza de tornillo caracterizado por una forma estrellada de 6 puntas. Fue desarrollado por Textron Fastening Systems. Los que no conocen dicha marca suelen referirse a ellos como "destornillador de estrella". El nombre genérico es sistema de atornillado interno hexalobular
· Destornillador Phillips: Un destornillador es una herramienta que se utiliza para apretar y aflojar tornillos y otros elementos de máquinas que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro pequeño. Hay innumerablestipos de cabezas de destornillador y todas con un mismo propósito. Algunos de los tipos de puntas más frecuentes son plana, de estrella de cuatro puntas o de cruz.
· CD para limpieza de lectores: Al contar todos ellos con un dispositivo láser no se recomienda abrirlos si no se está capacitado para hacerlo. Existen unos discos especialmente diseñados para limpiar los lentes de este tipo de unidades.
· Paño de Microfibra: Para limpiar la pantalla y quitar el exceso de polvo.
· Pasta Térmica: Sirve para el microprocesador y el disipador de una PC. Permite una mayor disipación del calor y se pone una pequeña parte en el núcleo del procesador.
· Tester de fuentes de alimentación:  Para saber que cable no tiene corriente.
· Entradas PCI: Para verificar el problema de la tarjeta madre 
· Linterna: Sirve para iluminar las partes internas de una PC.
· Laptop: Para revisar el equipo dañado, la laptop debe tener un cargador universal.
· Cargador Universal: Para tener varias opciones de entrada de un cargador y revisar el equipo.
· Disco Duro: Contiene toda la informacion desde el S.O. Hasta los programas que utilizan la inicializacion para su operación (BIOS), toda la informacion computacional, archivos, etc.
· Teclado y Mouse: Sirve para reparar la PC. Si el teclado no sirve o la entrada esta dañada igual con el mouse.
· Convertidor de discos de Red: Para transferir datos hacia otra PC.
· Convertidor de USB a Puerto de Red: Para que puedas conectar tu PC o laptop fácil y rápido a cualquier red sin instalaciones complicadas. 
· Adaptadores: Es un dispositivo de hardware o un componente de software que convierte datos transferidos en un formato a otro.