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Contenido principal

Definición de las unidades eléctricas estándar

Definiciones formales de las unidades eléctricas estándar: ampere, coulomb, la carga de un electrón y el volt. Escrito por Willy McAllister.
Las unidades eléctricas se pueden describir de manera formal, y eso es lo que hacemos aquí. Las unidades eléctricas estándar se definen en un orden específico. El ampere se define primero. Es una unidad base del SI, la única unidad eléctrica derivada del resultado de un experimento.
Después del ampere vienen el coulomb y la carga del electrón. Luego derivamos el resto de nuestros favoritos, el watt, los volts y el ohm. Estas unidades eléctricas derivadas se definen en términos del ampere y otras unidades base del SI (metro, kilogramo, segundo).

Ampere

La definición de la unidad de corriente en el SI, el ampere, proviene del estudio del magnetismo. Las corrientes eléctricas en cables dan lugar a campos magnéticos (ley de Biot-Savart, 1820). A su vez, estos campos magnéticos originan fuerzas magnéticas en los cables (ley de Ampère, 1825). Dos alambres paralelos en los que circula corriente ejercen una fuerza el uno sobre el otro. La definición oficial del ampere en el SI es:
El ampere es aquella corriente constante que, si se mantiene en dos conductores rectos de longitud infinita, de sección transversal despreciable, separados a un metro de distancia y en el vacío, produce entre dichos conductores una fuerza igual a 2, times, 10, start superscript, minus, 7, end superscript newtons por metro.
La definición del ampere proviene del resultado de un experimento. Para generar 1 ampere estándar, debes realizar alguna versión del siguiente experimento. Coloca dos cables paralelos de 1 metro de largo y encuentra la manera de medir la fuerza en los cables (con un extensómetro).
Aplica la misma corriente a ambos cables, fluyendo en la misma dirección. Ajusta las corrientes en los cables hacia arriba o hacia abajo mientras mides la fuerza en los cables. Cuando la fuerza es de 2, times, 10, start superscript, minus, 7, end superscript newtons, la corriente es de 1 ampere, por definición. (Esto es un experimento conceptual. En laboratorios de estándares modernos un ampere estándar se crea por otros medios).

Coulomb

El coulomb es la unidad de carga del SI. La magnitud de un coulomb se deriva del ampere, y se define como la cantidad de carga que fluye en un segundo cuando la corriente es de 1 ampere.
1, start text, a, m, p, e, r, e, end text, equals, 1, start text, c, o, u, l, o, m, b, end text, slash, start text, s, e, g, u, n, d, o, end text
o, de manera equivalente,
1, start text, c, o, u, l, o, m, b, end text, equals, 1, start text, a, m, p, e, r, e, end text, dot, start text, s, e, g, u, n, d, o, end text

La carga del electrón

En 1897, J.J. Thomson probó la existencia del electrón. Doce años más tarde, a partir de 1909, Robert Millikan realizó los experimentos con la gota de aceite para medir la carga del electrón.
La carga de un electrón puede expresarse en coulombs como e, equals, minus, 1, point, 602176565, times, 10, start superscript, minus, 19, end superscript, start text, c, o, u, l, o, m, b, s, end text.
Si invertimos esta expresión, vemos que el coulomb puede expresarse en función del número de unidades de carga del electrón:
1, start text, c, o, u, l, o, m, b, end text, equals, 6, point, 241509343, times, 10, start superscript, 18, end superscript, start text, e, l, e, c, t, r, o, n, e, s, end text

Verificación de conceptos

¿Cuántos electrones hay en 1 ampere?
¿Cuántos coulombs hay en 1 mol de electrones?
Un mol de electrones contiene 6, point, 02214, times, 10, start superscript, 23, end superscript electrones, el número de Avogadro.
]

Watt

El watt es la unidad de potencia. La potencia es la cantidad de energía que se transfiere o consume por unidad de tiempo; de manera equivalente, la potencia es la tasa a la que se efectúa trabajo. En lenguaje común y corriente, el watt es la potencia necesaria para transferir 1 joule de energía en un segundo.
1, start text, w, a, t, t, end text, equals, 1, start text, j, o, u, l, e, end text, slash, start text, s, e, g, u, n, d, o, end text

Volt

El volt es la unidad de diferencia de potencial eléctrico, también conocida como voltaje. Oficialmente, 1 volt se define como la diferencia de potencial que se establece entre dos puntos de un alambre que transporta una corriente de 1 ampere cuando la potencia que disipa es de 1 watt.
1, start text, v, o, l, t, end text, equals, 1, start text, w, a, t, t, end text, slash, start text, a, m, p, e, r, e, end text
El volt también puede expresarse en términos de unidades de energía y de carga como
1, start text, v, o, l, t, end text, equals, 1, start text, j, o, u, l, e, end text, slash, start text, c, o, u, l, o, m, b, end text
Puedes encontrar una descripción intuitiva del voltaje en el artículo introductorio sobre magnitudes eléctricas básicas. Además, hay una derivación formal del concepto de voltaje en la sección de electrostática.

Ohm

El ohm es la unidad de resistencia eléctrica. Un ohm se define como la resistencia entre dos puntos de un conductor cuando se aplica 1 volt entre ellos y fluye 1 ampere de corriente.
1, start text, o, h, m, end text, equals, 1, start text, v, o, l, t, end text, slash, start text, a, m, p, e, r, e, end text
Ya hemos definido, en orden, un conjunto básico de nuestras unidades eléctricas favoritas.

Sistemas de unidades

En los últimos 200 años, han existido tres sistemas principales de unidades científicas:
  • SI
  • MKS
  • cgs
El SI es el sistema internacional de unidades, en francés, Système International d'Unités. Es la expresión moderna del sistema métrico decimal y el más usado. El SI se publicó en 1960 como resultado de discusiones que comenzaron en 1948, y se basa en el sistema metro-kilogramo-segundo (MKS). En Estados Unidos, el SI se utiliza en ingeniería, medicina, gobierno, tecnología y ciencia.
El MKS se basa en medir la longitud en metros, la masa en kilogramos y el tiempo en segundos. Este sistema se propuso en 1901, y se utiliza generalmente en la ingeniería y la física básica. Las unidades más conocidas de la electricidad y magnetismo (ohm, farad, coulomb, etc.) son unidades MKS.
El sistema cgs se basa en medir la longitud en centímetros, la masa en gramos y el tiempo en segundos. Se introdujo en 1874, y se utiliza comúnmente en la física teórica. La diferencia entre los sistemas SI y cgs es mucho más profunda que una simple escala de las unidades de longitud y masa.
Hay siete unidades fundamentales en el SI.

Las unidades fundamentales del SI

NombreSímboloCantidad
metrostart text, m, end textlongitud
kilogramostart text, k, g, end textmasa
segundostart text, s, end texttiempo
amperestart text, A, end textcorriente eléctrica
Kelvinstart text, K, end texttemperatura
candelastart text, c, d, end textintensidad luminosa
molstart text, m, o, l, end textcantidad de sustancia
Una de las unidades básicas del SI proviene de la electricidad: el ampere. El ampere tiene la misma categoría distinguida que el metro, el kilogramo y el segundo. Se define por sí mismo, y no en función de otras unidades.

Unidades del SI derivadas que se usan en la electricidad

Las unidades eléctricas faltantes son derivadas y se forman de combinaciones de las unidades básicas del SI. Si el ampere es la "primera" unidad eléctrica, estas unidades eléctricas derivadas le siguen muy de cerca.
NombreSímboloCantidadEn función de otras unidades del SI
coulombstart text, C, end textcargastart text, A, end text, dot, start text, s, end text
wattstart text, W, end textpotenciastart text, J, end text, slash, start text, s, end text
voltstart text, V, end textvoltaje (diferencia de potencial eléctrico)start text, W, end text, slash, start text, A, end text
ohm\Omegaresistencia, impedanciastart text, V, end text, slash, start text, A, end text
faradstart text, F, end textcapacitanciastart text, C, end text, slash, start text, V, end text
henrystart text, H, end textinductanciastart text, W, b, end text, slash, start text, A, end text
hertzstart text, H, z, end textfrecuenciastart text, s, end text, start superscript, minus, 1, end superscript
siemensstart text, S, end textconductanciastart text, A, end text, slash, start text, V, end text or 1, slash, \Omega
weberstart text, W, b, end textflujo magnéticostart text, V, end text, dot, start text, s, end text
teslastart text, T, end textintensidad de campo magnéticostart text, W, b, end text, slash, start text, m, end text, squared

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  • Avatar blobby green style para el usuario Alexander Rincon
    muy buen tema, y muy bien explicado
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  • Avatar blobby green style para el usuario ramses.damian.12344
    Realmente creo que el tema esta bien explicado así que en conclusión no tengo ninguna pregunta :b
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  • Avatar blobby green style para el usuario Alberta Santiago
    Cómo haríamos para saber cuál es un elemento con mayor corriente eléctrica?
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  • Avatar blobby green style para el usuario emvr2002
    Como mides la fuerza de los alambres paralelos que aparecen en la definición de un ampere y porque las flechas que representan la fuerza señalan para adentro
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  • Avatar blobby green style para el usuario Moises Juarez
    Ponemos convertir el voltaje ke tenemos desde un inicio.?
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  • Avatar blobby green style para el usuario alondra lorenzo
    que otras unidades existen aparte d estas anteriores
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  • Avatar blobby green style para el usuario pablov830
    Bastante bueno-- saludosdesde Quito - ecuador.
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  • Avatar blobby green style para el usuario Esteban
    ¿Que es un punto de energia
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  • Avatar blobby green style para el usuario Oleksiy
    malisima la explicacion hasta en wikipedia es mejor...
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  • Avatar starky seed style para el usuario Ivandejesus Bedolla
    el electrón tiene carga positiva como negativa en en su núcleo
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