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Teoría eléctrica y electromagnética y apuntes sobre la «La Maquina»
Subiendo una montaña Genovesa, allí fue la primera vez que cargaba con una radio en 27Mhz y banda lateral en mi mochila, soñaba con conectarme con países lejanos y gente desconocida. Allí fue, cerca del 1992. Desde aquella fecha mucha vida ha pasado delante de mis ojos, felicidad, trabajos, amores y muertes. Ahora en el 2020, debajo de esta QSL donde se representa rey Felipe VI de España y su identificación en la radio afición empiezo a estudiar y apuntar mis notas en esta parte de mi pagina web. Pagina donde se subraya que estoy estudiando esta arte con el fin de salir del control neuronal vía radio que ha sido activado sobre mi organismo en Noviembre 2017. Estudio también para juntarme a ti, Saray. Mujer que amo.
1.1 Estructura de la materia
Tanto los cuerpos sólidos como los líquidos y gases están compuestos de pequeñas partículas cuyas propiedades son idénticas al cuerpo al cual pertenecen. Se llaman moléculas [1] y presentan espacios entra ellos.río*
1.1.1 Molécula
Están en continuo movimiento y entre ellas existen fuerzas atractivas y repulsivas según el estado en que se encuentre la materia:
Mediante calor [5] podemos pasar de estado sólido a líquido y de líquido a gaseoso. Mediante el frío [6] el revés.
En la red de neuroestimuladores inalámbricos que ven individuos objetivo como clientes del complejo sistema de radio que la compone muchas veces se puede apreciar algo parecido a humo sobresalir de nuestro cuerpo. Es muy posible que los ingenieros que hayan programado este magnifico sistema de radio quieran representar un flujo de calor desde el interior del cuerpo humano hacía fuera. Por esto en red neuronal mensajería subliminal se habla de «maquina a vapor».
Cada molécula está compuesta por distintos átomos según el elemento químico [7] que constituyan.
1.1.2 Átomo
Una molécula la podemos descomponer en partículas muchos menores llamadas átomos [8]. Toda la materia que existe en la naturaleza está formada por cuerpos simples denominados elementos. El átomo es la parte más pequeña de estos cuerpos que conserva las características originales de un elemento cualquiera.
Para entender la electricidad [9] hay que estudiar átomo y componentes.
Cada átomo consta de dos partes el núcleo y la corteza, el núcleo está cargado con carga eléctrica positiva y se compone básicamente de protones [10], partículas con carga positiva, y neutrones [11], partículas con masa [12] pero sin carga [13]. Alrededor del núcleo, existen una o más capas, cuyo conjunto se denomina corteza, donde describen órbitas a gran velocidad los electrones [14], partículas de carga negativa fuertemente atraídos por la carga positiva de este y resulta extremadamente difícil cambiarlos de órbita; los de las órbitas exteriores pueden llegar a abandonar un átomo para pasar a otro, o bien quedar como electrones libres.
1.1.3 Ionización o electrización. Carga eléctrica.
Si no sometidos a la acción de ninguna fuerza externa el átomo es neutro del punto de vista eléctrico. Si perdiese electrones, quedaría cargado positivamente y se denominaría ion [15] positivo, al revés o sea con un exceso de electrones tiene carga negativa y tendremos un ion negativo.
La carga eléctrica es un estado de desequilibrio entre el número de electrones y protones; los cuerpos con cargas de distinto signo se atraen entre sí mientras que los que poseen el mismo tipo de carga se repelen.
1.1.4 Conductores, semiconductores y aislantes.
Las capas más externas de la corteza del átomo si no están semillenas o sea a tener menos del 50% de su capacidad de electrones existe el peligro de abandono de estos en dichas capas; toman el nombre de electrones libres. Un cuerpo conductor de electricidad es una sustancia compuesta por átomos cuya capa más externa no llega a estar semillena de electrones asegurando así el paso de la corriente [16] que otra cosa no es que un flujo de electrones libres desde un cuerpo con carga negativa a otro con carga positiva.
Los metales tienen una pequeña energía de ionización, tienden a tener un gran número de electrones libres y por ello son buenos conductores de la electricidad. Un aislador o aislante lo forma sustancias que presentan gran resistencia a que las cargas que las forman se desplacen y por tanto no conducen, en condiciones normales, la electricidad.
Los productos necesarios a cubrir nuestro cuerpo humano del ser receptores y clientes finales de la red de monitorio neuronal son sin duda ninguna aislantes.
Un semiconductor [17] es un elemento que cambia comportamiento dependiendo donde en que campo eléctrico se encuentre.
1.1.5 Conductividad.
Propiedad que tienen los cuerpos o las sustancias de transmitir de un punto a otro de su masa el calor o la electricidad.
La Comisión Electrotécnica Internacional [18] definió como patrón de la conductividad eléctrica la de un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C a lo cual asignó una conductividad eléctrica [19] de 100% IACS, a toda aleación [20] de cobre con una conductividad mayor se le denomina de alta conductividad.
Conductancia [21] es la medida de la facilidad con que la electricidad fluye a través de un circuito o de un objeto. La unidad de medida de conductancia es el Siemens [22] y de la conductividad el Siemens/m.
Siendo lambda λ un coeficiente de conductividad propio de cada materia podemos expresar la conductancia como
\begin{align*}
Conductancia = \frac{λxsuperficie(cm^2)}{longitud(cm)}\\
\end{align*}
La inversa de la conductividad es la resistividad [23] que expresa la resistencia [24] de un conductor de las medidas antes mencionadas, que es la inversa de la conductancia, la temperatura del conductor influye en la resistencia, si aumenta la resistencia también lo hará y viceversa; ocurre en los cuerpos conductores; en los semiconductores el fenómeno es inverso.
1.1.6 campo eléctrico: intensidad de campo. Unidad de campo: voltios/metro. Potencial. Apantallamiento de campos eléctricos.
Una carga eléctrica es la cantidad de electricidad acumulada en un cuerpo y se mide en una unidad denominada Culombio [25] que equivale a:
\begin{align*}
C = 6,24x10^{18} electrones\\
\end{align*}
En cualquier punto del espacio en donde exista una carga eléctrica se origina un campo eléctrico [26] que se manifiesta, experimentalmente, por la fuerza de origen eléctrico a que se halla sometida cualquier carga que se sitúe en el otro punto de su alrededor.
La ley de Coulomb [27] dice que el valor de la fuerza con que se atraen o se repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:
\begin{align*}
F = k\frac{q_1q_2}{d^2}\\
\end{align*}
estando la carga q1 situada en un punto P a una distancia d de otra carga puntual q2. La intensidad del campo eléctrico [28] en un punto se define como la fuerza ejercida sobre la unidad de carga eléctrica positiva colocada en el citado punto, y viene dada por la expresión:
\begin{align*}
E = \frac{F}{q_2}=k\frac{q_1}{q_2}\\
\end{align*}
La intensidad del campo eléctrico, en un punto dado, se mide en voltios [29] partido por metro.
Si interponemos entre un campo eléctrico y un punto dado una pantalla de material conductor, el citado punto no recibe la influencia del campo eléctrico. Este efecto se conoce como apantallamiento [30] o blindaje. El potencial eléctrico [31] en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde el infinito con potencial cero hasta ese punto, dividido por dicha carga. Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica dividido por esa carga:
\begin{align*}
V = \frac{F}{q}\\
\end{align*}
Se puede representar el potencial eléctrico mediante las denominadas superficies equipotenciales [32], que son el lugar geométrico de los puntos del espacio en los que el potencial tiene un mismo valor o, dicho de otra manera, las superficies en las que todos sus puntos de un campo de fuerza que tienen el mismo potencial.
1.2 Teoría eléctrica.
1.2.1 Corriente eléctrica, voltaje y resistencia. Circuito eléctrico.
Se denomina corriente eléctrica al paso de electrones a lo largo de un conductor que une dos puntos con distinta carga eléctrica.
La corriente continua [33] es un flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial y sus valores son constantes, las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección; es continua toda corriente que mantenga la misma polaridad [34].
La corriente alterna [35] a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente.
Para que circule la corriente eléctrica deben desplazarse los electrones, lo que precisa una fuerza que los empuje la llamada fuerza electromotriz [36] que es producida por una diferencia de potencial o voltaje [37].
La intensidad de una corriente eléctrica depende, para una misma diferencia de potencial, del diámetro del conductor [38], que opone siempre una resistencia [39].
Podemos hacer una comparación de términos entre hidráulica [40] y electricidad:
- Desnivel; diferencia de potencial.
- Fuerza hidráulica [41]; fuerza electromotriz.
- Tubería; conductor.
- Caudal de agua; intensidad de corriente
- Partículas de agua; electrones.
Existen seis formas elementales de producción de corriente eléctrica.
Un circuito eléctrico [42] es un conjunto de conductores por el que circula la corriente eléctrica y en el cual hay intercalados, generalmente, elementos productores y consumidores de la misma.
1.2.2 Unidades eléctricas fundamentales: voltios, amperios y ohmios
El voltaje es la presión eléctrica o diferencia del nivel de cargas que existe entre dos puntos como resultado de la presencia de una fuerza electromotriz [43] entra ellos. Para medirla se utiliza el Voltio [44]; 1 V es la fuerza electromotriz necesaria para producir una corriente de 1 amperio [45] en un circuito cuya resistencia sea de 1 ohmio [46]:
\begin{align*}
Voltios = amperios x ohmios
\end{align*}
Un kilovoltio son 1000 voltios. Un milivoltio es la milésima parte de un voltio y el microvoltio μV es la millonésima parte del voltio.
La corriente eléctrica es el flujo o movimiento de los electrones a través de un conductor como consecuencia de la aplicación de una tensión o diferencia de potencial, la intensidad de corriente es el amperio que corresponde al paso de una carga de un culombio durante un segundo:
\begin{align*}
I = \frac{q}{t}\\\\
Amperio = \frac{Culombio}{segundo}
\end{align*}
La resistencia es la dificultad o facilidad que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de un material.
La unidad de resistencia es el ohmio Ω. representa la resistencia de un conductor en el que, con una diferencia de potencial aplicada en sus extremos de 1 V circula una corriente de 1 A de intensidad.
1.2.3 Ley de Ohm
Al pasar una corriente I por una resistencia R se produce una caída de tensión o ddp que se expresa con la fórmula:
\begin{align*}
E = IxR
\end{align*}
Si aumenta la resistencia disminuye la intensidad y viceversa.
1.2.4 Aplicación de la Ley de Ohm. Resistencias. Agrupación de resistencias.
Si tomamos dos conductores de la misma forma y tamaño pero de distintos materiales y les aplicamos una misma fem, las corrientes que circularán serán distintas, porque cada material, al tener una conductividad distinta, tiene una resistencia al paso de la corriente diferente.
Una resistencia es un elemento o componente de un circuito eléctrico formado por un encapsulado de material que una cierta cantidad de resistencia y con dos rabillos o puntos para su conexión a un circuito.
Las resistencias pueden agruparse en serie, en paralelo o combinando ambas formas. El cálculo de la resistencia resultante se realiza aplicando la Ley de Ohm. En el caso de resistencia conectadas en serie la resistencia del conjunto es la suma de los valores de cada una de ellas
\begin{align*}
R = R_1+R_2+R_3
\end{align*}
La intensidad que pasa por cada una de ellas es igual a la del conjunto:
\begin{align*}
I = I_1 = I_2 = I_3
\end{align*}
En el caso de resistencias conectadas en paralelo, la del conjunto es menor que la de cada una de ellas. La intensidad es inversamente proporcional a su valor.
\begin{align*}
R = \frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}}\\\\
I = I_1+I_2+I_3
\end{align*}
Un shunt [47] es una resistencia acoplada en paralelo con cualquier elemento de un circuito para derivar corriente por ella. Una aplicación típica son los aparatos de medida que soportan poca intensidad de corriente, galvanómetro [48] G, por lo que es preciso limitar ésta adoptando una resistencia en paralelo Rs.
1.2.5 Código de colores de las resistencias.
Permite indicar su valor en ohmios mediante bandas de colores.
El conjunto de dichos anillos nos da la lectura del número de ohmios de la resistencia. La tolerancia de una resistencia expresa los márgenes alrededor de los cuales puede variar su valor. A mayor precisión, menor tolerancia.
1.2.6 Disipación de potencia en las resistencias
Una resistencia se intercala en un circuito para obstaculizar el paso de la corriente y transformar en calor el voltaje que no necesitamos ne un punto dado. Se conoce como efecto Joule [49]. Todo conducto por lo que circula una corriente experimenta un aumento de su temperatura. La ley de joule enuncia que la cantidad de calor desprendida en un conductor por el paso de una corriente constante es proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia del conductor y al tiempo que dure el paso. se llama potencia de disipación, medidas en vatios, al producto del votake por la intensidad que ha de circular por la resistencia:
\begin{align*}
P = V xI
\end{align*}
Si la resistencia disipa una potencia mayor que aquélla para la que está preparada, se quema, cortándose el hilo del que está hecha o fundiéndose el material resistivo. Disipación máxima es la potencia calorífica que podemos suministrar a un resistencia sin que la temperatura se eleve peligrosamente.
Los valores de disipación de potencia más frecuentes de las resistencias son los de 0,125W, 0,25W, 0,5W y 1 W.
1.2.7 Coeficientes negativos y positivos de temperatura NTP y PTC
Un termistor [50] NTC es una resistencia cuyo valor se va reduciendo a medida que aumenta la temperatura. Análogamente a un NTC un termistor PTC es una resistencia cuyo valor va aumentando a medida que aumenta la temperatura.
1.2.8 Otros tipos de resistencias.
Una resistencia ajustable permite fijar su valor dentro de un rango mediante una abrazadera móvil en contacto con el elemento resistivo. Un reóstato [51] es una resistencia variable que se usa en los circuitos de gran consumo, empleándose para regular la corriente en máquinas y motores. Un potenciómetro [52] es una resistencia variable que puede ser variada por el usuario para realizar cualquier función. Es lineal cuando su resistencia es proporcional al desplazamiento del cursor ya que se desliza por una pista uniforme. En el no lineal al ser la pista de diferente grosor, la respuesta, la resistencia, no corresponde al desplazamiento del cursor. Estos últimos suelen tener una respuesta que se aproxima a la función logaritmo.
1.2.9 Leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff [53] son útiles al análisis de múltiples tipos de circuitos:
- La suma de las intensidades de corriente que llegan a un nudo de un circuito es igual a la suma de las intensidades que salen de él.
- En un circuito cerrado o malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión, la suma algebraica de las tensiones en todo circuito cerrado es cero.
1.2.10 Potencia eléctrica. Unidad de potencia: el vatio.
La corriente eléctrica puede desarrollar un trabajo, la relación que hay entre un trabajo y tiempo de la potencia [54] que es la expresión de la cantidad del trabajo producido en la unidad de tiempo. La unidad de potencia es el vatio [55]:
\begin{align*}
Potencia = tensiónxintensidad\\\\
P=ExI
\end{align*}
Donde P es expresada en vatios, la tensión en voltios, y la intensidad en amperios. Aplicando la ley de Ohm sabemos que la tensión es igual a la intensidad por la resistencia. O sea obtenemos:
\begin{align*}
P = I^{2}xR
\end{align*}
Si por ejemplo en un circuito circulan 20 amperios y la resistencia es de 100 ohmios la potencia será:
\begin{align*}
P = 20^{2}x100=40000W=40kW
\end{align*}
Los múltiplos del vatio son el kilowatio y el caballo de vapor [56] equivalente a 1kW o el horse power HP a 736 vatios.
La energía eléctrica se expresa como la potencia consumida durante una unidad de tiempo, como unidad se emplea el kilovatio-hora kWh que equivale a la energía eléctrica consumida por un aparato al ser atravesado por una corriente de 1 amperio, a una tensión de 1000 V y durante una hora, puede corresponder a cualquier otra combinación de los tres valores cuyo producto total sea 1kW:
\begin{align*}
Consumo=intensidadxvoltajextiempo\\\\
Vatios-hora=ampreiosxvoltiosxhoras
\end{align*}
1.3 Almacenamiento de cargas eléctricas: condensadores
Constan de dos placas conductoras separadas por un cuerpo no conductor llamado dieléctrico [57]:
- aire
- aceite
- vidrio (por esto el jefe de la banda de actores no estatales de Barcelona lo he encontrado viviendo en una nave industrial abandonada ya que el techo y las paredes están lleno de fibra de vidrio [58])
- mica [59]
- polietileno [60]
Las placas suelen ser láminas de estaño [61] alternando con láminas del dieléctrico usado; los condensadores [62] tienen la capacidad de acumular una determinada carga eléctrica a un voltaje determinado, la acumula en carga y la restituye en descarga al resto del circuito. Al cerrarlo una placa queda asociada al polo positivo y otra al negativo de la pila o fuente que la alimente, la armadura conectada al polo positivo va cediendo electrones a éste, mientras que la otra armadura recoge electrones del polo negativo, se puede apreciar el flujo de corriente intercalando un amperímetro [63]. Se pueden recargar hasta que entre las placas de éstos se llega a alcanzar un voltaje igual al existente en los bornes de la batería o fuente que los alimente. Si se abre el interruptor desconectando la alimentación de las armaduras estas quedan cargadas el circuito queda abierto y se mantiene la diferencia de potencia entre las armaduras; aparece un campo eléctrico desde la placa positiva a la negativa en el que habrá más dispersión de líneas de fuerza cuanto más alejadas estén. El condensador se descarga instantáneamente si se unen o cortocircuitan las placas del mismo pero si se añade una resistencia de un valor dado la descarga durará un tiempo determinado.
Tanto descarga como carga no son instantáneas y además tampoco tienen forma lineal sino exponencial [64], su capacidad eléctrica es:
\begin{align*}
Capacidad eléctrica=\frac{carga eléctrica}{voltaje}\\\\
V=\frac{Q}{V}
\end{align*}
Un faradio [65] es la capacidad de un condensador al que aplicada una fem de 1 voltio adquiere una carga de 1 culombio. El microfaradio μF equivale a 10-6 F y el nanofaradio nF a 10-9F, el picofaradio a 10-12F.
La energía almacenada en condensador se expresa por la fórmula:
\begin{align*}
W = \mbox{1/2}CV^{2}
\end{align*}
O sea que depende de su capacidad y del voltaje aplicado.
Se llama constante dieléctrica [66] a la relación que hay entre la capacidad de un condensador formado por un determinado dieléctrico y su capacidad de un condensador formado por un determinado dieléctrico y su capacidad en el vacío. Se denomina rigidez dieléctrica [67] o tensión de trabajo de un condensador a aquella que puede soportar sin que se perfore su dieléctrico. La tensión de prueba es aquella a la que el fabricante somete al condensador sin que se haya producido la perforación y es siempre mayor que la tensión de trabajo.
Los condensadores como otros componentes varían de valor con la temperatura, el parámetro se denomina coeficiente de temperatura [68] que puede ser positivo o negativo. Los cerámicos o de mica son muy estables en frente de la temperatura.
1.3.1 Relación entre capacidad, dimensiones y dieléctrico
La capacidad de un condensador depende de dos magnitudes:
- la distancia entre las placas inversamente proporcional a mayor superficie de las placas, mayor capacidad y a mayor distancia menor capacidad.
- constante dieléctrica del material, directamente proporcional.
1.3.2 Condensadores: diversos tipos. Tabla de colores.
