CAJA DE TOQUESIndice: Introducción---------------------------------------------------Objetivos--------------------------------------------------------Hipótesis--------------------------------------------------------Antecedentes Históricos----------------------------------¿Cómo funciona la caja de toques?-------------------Conceptos para entender la caja de toques--------Desarrollo experimental-----------------------------------Conclusiones--------------------------------------------------Bibliografía------------------------------------------------------ etc. al frotarlo y observar que atraía cuerpos ligeros. El principio de funcionamiento de una máquina de toques es el transformador el cual es el que se encarga de aumentar la corriente eléctrica para que sea perceptible al ser humano. en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.INTRODUCCION: En este proyecto hablaremos sobre la máquina de toques para lo cual hemos investigado de que se compone. para que sirven las cosas de las que está constituida y como funciona. acumuladores o baterías. *Elaborar una máquina de toques que tiene un comportamiento muy similar a la del inversor de voltaje . hablaremos sobre cómo fue descubierta la ley fundamental del fenómeno eléctrico. de donde procedió el nombre de esta singular forma de energía "elektrón" de ahí se deriva el nombre “Electricidad”. La máquina de toques es un inversor de voltaje lo cual también explicaremos más adelante para saber cómo se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos. También hablaremos sobre la historia de la máquina de toques como es que se empieza con la idea de la electricidad al descubrir el electrón. En esta pequeña introducción le mencione un poco de lo que hablaremos en todo nuestro proyecto OBJETIVOS: *Observar el comportamiento de un inversor de voltaje. como es descubierta la conducción o flujo real de la electricidad. Los efectos eléctricos empezaron a ser conocidos ya en la Antigüedad desde que los griegos comenzaron a comprobar la propiedad del ámbar. naturalmente. *La máquina funcionara mediante pilas y un transformador que aumentara a intensidad de corriente de la pila ANTECEDENTES HISTORICOS: Los efectos eléctricos empezaron a ser conocidos ya en la Antigüedad. pese a la falacia de la afirmación de que había dos electricidades. atraían a los cuerpos cargados mediante una barrita de resina electrificada. por el contrario. Los griegos fueron los primeros en comprobar la propiedad del ámbar. veía en la experiencia sólo un motivo más de diversión. en 1729. Sin embargo. sirviéndose de "cables" fabricados. empezó a transmitir cargas de un sector a otro de su casa. a las que. El estudio científico de la electricidad se inició recién en el siglo XVII. En consecuencia. suspendido por cuerdas de seda aislantes. sumergiendo a los paralíticos en lagunas con abundancia de peces eléctricos. la cual. las que consideraban benéficas. Stephen Gray descubrió en Inglaterra la conducción. de donde procedió el nombre de esta singular forma de energía "elektron". cuando Nollet lo tocaba. que conducirían más tarde al dominio de aquella desconocida fuerza. Dufay descubrió que todos los objetos cargados por medio del mismo tubo de vidrio se rechazaban unos a otros y que. llamó la "vítrea" y la "resinosa". cuando varios investigadores dieron importantes pasos. al frotarlo y observar que atraía cuerpos ligeros. fue descubierta la ley fundamental del fenómeno eléctrico: "Las cargas similares se rechazan . Primero. Posteriormente. con trozos de caña. los romanos ensayaron los primeros métodos de electroterapia de la historia. dedujo que debían existir "dos tipos de electricidad". entre otras cosas. de acuerdo a sus generadores. Dufay. menos espectacular. llevado a cabo por uno de ellos. estaba destinado a tener mayores consecuencias. es decir. a fin de que los inválidos recibieran sus descargas. Así fue como. Dos décadas más tarde. el flujo real de la electricidad y. otro experimento. salían de él grandes chispas.HIPOTESIS: *Podemos utilizar el cuerpo humano como simulador de un conductor para que pueda pasar la corriente. provocando el regocijo de la corte. El siglo XVIII fue un período extraordinario para el progreso de las investigaciones en el terreno de la electricidad. se hacía cargar con un aparato eléctrico del tipo Hawkesbee. descubrieron que el cuerpo humano era un excelente conductor de la electricidad: en la obscuridad de la noche. Las resistencias eléctricas modifican el voltaje. sentía la emoción de un golpe de corriente. Para que sientas los toques con esos parámetros se requiere cerrar el circuito. pagaba una cierta cantidad de dinero y. una resistencia eléctrica. ¿Cómo funciona la caja de toques? Una caja de toques es un inversor de voltaje. no la corriente pues esta última es la responsable de que se calienten. El cuerpo humano por estar compuesto de agua y electrolitos en su mayor porcentaje. etc. funciona como un conductor débil o mejor aún. La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna. El cuerpo humano por estar compuesto de agua y electrolitos en su mayor porcentaje. Entonces la caja de toques eleva mucho el voltaje (alrededor de 70100volts) pero con una corriente muy baja para que no haya riesgo (alrededor de 100miliamperes). decir. una resistencia eléctrica. o sea que la resistencia del cuerpo debe tocar los dos polos de la caja. con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. cogiendo un alambre conductor de electricidad. El curioso. en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.y las disímiles se atraen". En las ferias y sustituir lugares donde se concentraba gran cantidad de público los charlatanes concitaban la atención de ellos mediante una pila de bajo poder voltaico. acumuladores o baterías. MARCO TÉORICO FUNCIONAMIENTO Una caja de toques es un inversor de voltaje. Los inversores se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos. se ubicaba cerca del mesón. un oscilador electrónico (que convierta la corriente directa de la pila en corriente alterna como en los enchufes de luz) y un transformador de voltaje instalado a la inversa que eleva el voltaje de la pila con un mínimo de corriente. funciona como un conductor débil o mejor aún. que a partir de fuente de energía (pilas). Cuando haces circular energía eléctrica a través de una resistencia se consideran dos factores: voltaje e . un oscilador electrónico (que convierta la corriente directa de la pila en corriente alterna como en los enchufes de luz) y un transformador de voltaje instalado a la inversa que eleva el voltaje de la pila con un mínimo de corriente. atraído por la oratoria del propagandista. Quiere decir que a partir de una pila (fuente de energía de 6 volts). Un Culombio de carga es la carga que fluiría a través de una lámpara de 120 vatios (120 voltios de AC) en un segundo. En la introducción de una de las propiedades fundamentales de la materia. aunque utilizamos esquemas y montajes simplificados para introducir los conceptos. pero con zapatos secos puedes tocar sin riesgo un polo de cable de alta tensión.intensidad. se repelerán entre ellas con una fuerza de alrededor de 1 millón de toneladas! La tasa de flujo de la corriente eléctrica se llama intensidad de corriente y se mide en Amperios. El voltaje es la fuerza y la intensidad o corriente es la cantidad de energía. o sea que la resistencia del cuerpo debe tocar los dos polos de la caja. La carga está cuantizada en múltiplo de la carga del electrón o protón: Las influencias de las cargas están caracterizadas en función de las fuerzas entre ellas (ley de coulomb). ¡Dos cargas de un Culombio cada una. Las resistencias eléctricas modifican el voltaje. Para que sientas los toques con esos parámetros se requiere cerrar el circuito. separada por una distancia de un metro. no la corriente pues esta última es la responsable de que se calienten. Carga Eléctrica La unidad de carga eléctrica es el Culombio (abreviado C). La sensación de toques está dada por el voltaje y el daño al cuerpo por el amperaje o corriente. La materia ordinaria está hecha de átomos que tienen un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente rodeando al núcleo. es oportuno señalar que. Conceptos para entender el funcionamiento de la caja de toques. Entonces la caja de toques eleva mucho el voltaje (alrededor de 70-100volts) pero con una corriente muy baja para que no haya riesgo (alrededor de 100miliamperes). hay inevitablemente mucho mas que decir. y el campo eléctrico y el voltaje producidos por ellas. No hay ningún significado añadido . Claro que con voltajes por arriba de 200 volts también se puede dañar al tejido humano si se cierra el circuito y la corriente es suficiente como en casa con los zapatos mojados (los fusibles se queman a 30 amperes = 30000 miliamperes). el histórico arquetipo de "los polos opuestos se atraen". de manera que la corriente en el circuito . En la mayoría de los circuitos eléctrico de DC. esas cargas fraccionarias no han sido observadas aisladamente. constituye un cuadrupolo eléctrico.836 veces mayor que la masa del electrón. se representa construido por partículas de carga fraccionaria llamadas quarks. Dos protones o dos electrones se repelerán fuertemente entre sí. ya tiene el fundamento para la electricidad y puede ampliarse a partir de ahí. El comportamiento esencial es que el protón y el electrón se atraen fuertemente. se puede asumir que la resistencia al flujo de la corriente es una constante. para cualquier número de polos. medido en Culombios/segundo. constituye un dipolo eléctrico. que es del mismo tamaño o valor pero de polaridad opuesta entre el electrón y el protón.a los círculos que representan el protón y el electrón. denominado Amperio. cargas opuestas se atraen". Dos dipolos orientados opuestamente y cerca uno del otro. haya establecido esas ideas básicas de la electricidad de "cargas iguales se repelen. sabemos que el protón y el electrón tiene la misma magnitud de carga. A partir de la precisa neutralidad de la materia ordinaria. Una vez que Ud. sino siempre en combinaciones que producen +/. así como de detallados experimentos microscópicos. Una simple carga eléctrica aislada se llama "monopolo eléctrico". La idea mas importante es que estos tiene desde el punto de vista eléctrico una propiedad llamada "carga". en el sentido de atribuirle tamaños relativos e incluso objetos materiales sólidos de forma esférica. Corriente Eléctrica La corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por un determinado punto de un circuito eléctrico. solo son una representación útil de conceptos. pero una carga exactamente de igual tamaño al electrón. Una de las simetrias fundamentales de la Naturaleza es la conservación de la carga eléctrica. Puede continuar este proceso. colocadas cerca una de la otra. son arbitrarios aunque bien arraigados términos históricos.la carga del electrón. solo que es positiva en vez de negativa. Incluso los términos "positivo" y "negativo". pero aquí se mencionan solo los dos primeros. porque estos encuentran significativas aplicaciones en fenómenos físicos. El protón tiene una masa 1. Dos cargas iguales. son múltiplos de estas cargas fundamentales. una positiva y otra negativa. Todas las cargas observadas en la Naturaleza. Aunque el modelo estándar del protón. Ningún proceso físico produce una cambio neto de carga eléctrica. Es importante conocer que ni las baterías.D. bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito eléctrico. tal como ocurre en las baterías. . de hecho.).está relacionada con el voltaje y la resistencia. moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM). precisamente. las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica. porque su polaridad se mantiene siempre fija. ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues. Las abreviaciones estándares para esas unidades son 1 A = 1 C/s. pilas de amplio uso. Una pila o batería constituye una fuente de suministro de corriente directa. por medio de la ley de Ohm. todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen.A. pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento. Corriente Alterna. se genera también otro tipo de corriente denominada alterna (C. una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una tubería. Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación hidráulica. cuando al ser impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y reciben el nombre de “conductores”. cuya tensión o voltaje mantiene siempre su polaridad fija). A la izquierda. Corriente directa o continua La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado. la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es. ni los generadores. Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos. Además de la existencia de fuentes de FEM de corriente directa o continua (C. que se diferencia de la directa por el cambio constante de polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo. A la derecha. El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido.) (como la que suministran las pilas o las baterías. o compuestos. mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante. es decir. la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. se encuentra que la velocidad de desplazamiento de las cargas a través del material. Como ejemplo podemos nombrar a los plásticos. Cuando estas condiciones no se dan. Resistencia La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l). Como ejemplo de buenos conductores eléctricos podemos nombrar a los metales. es propocional al campo eléctrico en el conductor. de su sección (s) y del material con el que está fabricado. Aislantes:Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos. los materiales se clasifican en conductores. se comportan como aislantes. En función del valor de esta propiedad. Resistencia Eléctrica Resistencia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto grado al paso de la corriente eléctrica. al arseniuro de galio. Como ejemplo podemos nombrar al germanio. se comportan como conductores. mediante la siguiente expresión: Ley de Ohm Para muchos conductores de la electricidad. Cuando se toma una vista microscópica de la ley de Ohm. tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa.La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo. Semiconductores: Son un grupo de elementos. que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones. al silicio. presentan una resistencia eléctrica muy baja. la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo. aunque se produzca un constante cambio de polaridad. A la . semiconductores o aislantes: Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos. es directamente proporcional al voltaje que se le aplica. que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. para calcular su valor. De acuerdo con la definición de la física. La potencia se mide en joule por segundo ( J/seg ) y se representa con la letra “ P ”.proporción entre el voltaje y la corriente. al material se le dice que es un material "óhmico". como puede ser una batería. frío. y si esta proporción es constante sobre un amplio rango de voltajes. por tanto. entonces la corriente se puede predecir de la relación: Se puede introducir datos en cualquiera de las casillas de abajo. cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo. es decir: P = I v es la formula de la potencia V= I R es la formula del voltaje. Si la energía fuese un líquido. calor. una bombilla de alumbrado. la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. por ejemplo. Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”.E. “la energía ni se crea ni se destruye. haga clic en el texto que representa la tercera en la ilustración activa de arriba. se determina la tercera. Un J/seg equivale a 1 watt ( W ). POTENCIA ELECTRICA Se define potencia eléctrica como la variación de la energía potencial por unidad de tiempo. transforme esa energía en luz y calor. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.M). la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor. permitiendo que. se mide en “ joule ” y se representa con la letra “ J ”. estamos gastando o consumiendo 1 watt de . movimiento (en un motor). se le llama resistencia. Especificando cualquiera de dos cantidades. Las unidades de la potencia: [Potencia (P)] = [ampere(A)] [voltio (V)] = WATT (W) Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz. o un motor pueda mover una maquinaria. se transforma”. Despues de entrar valores en dos de ellas. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera. o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. Si el material se puede caracterizar por tal resistencia. un punto significativo a tener en cuenta en las instalaciones y especialmente en las de tipo público. por su naturaleza el encendido se produce instantáneamente al 100% de su intensidad sin parpadeos ni periodos de arranque. e independientemente de la temperatura. y se representa con la letra “ W ”. ahorran gran cantidad de energía. de larga duración y a prueba de vibraciones. que pueden convertir la energía eléctrica directamente en luz.Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando. Esto permite una reducción enorme de costes de mantenimiento ya que no se necesita reemplazarlas. Se considera que a aproximadamente a las 50. no existe un punto en que cesen de funcionar. ¿Cómo es físicamente un transistor? Hay dos tipos básicos de transistor: a) Transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor) b) Transistor de efecto de campo. fiables. El control de los LED es otro de los factores importantes.energía eléctrica. Por otra parte los dispositivos LED son ecológicos ya que no contienen mercurio. La unidad de medida de la potencia eléctrica “ P ” es el “ watt ”. eso significa aproximadamente 6 años en una aplicación de 24 horas diarias 365 días/año. tienen una duración mayor. es cuando su flujo decae por debajo del 70% de la inicial. dos funciones: . .Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de señales. En contra de otros sistemas. FET (Field Effect Transistor) o unipolar Leds Los LED son dispositivos semiconductores de estado sólido lo cual los hace robustos. A diferencia de otros sistemas no se degrada por el número de encendidos. TRANSISTORES Un transistor es un componente que tiene. pudiendo producir efectos y permitiendo controles de energía que con otros dispositivos es más difíciles y caros de obtener. básicamente. Dada su naturaleza son fácilmente controlables. y no producen casi contaminación . sino que su degradación es gradual a lo largo de su vida. El interior de un LED es un pequeño semiconductor encapsulado en un recinto de resina de epoxi. los LED no tienen filamentos u otras partes mecánicas sujetas a rotura ni a fallos por "fundido".000 horas. por lo que el Coste de Iluminación es mucho menor. Asimismo. junto con la ley de Ohm. Ley de Voltaje La suma de las diferencias de voltajes en cualquier bucle cerrado debe ser cero. Sirve como un sumario abreviado de las formas en que se puede generar un voltaje (o fem). por medio del cambio del entorno . La determinación de los voltajes y las corrientes asociadas con un circuito en particular junto con la potencia. No importa que camino se sigue a través del circuito eléctrico. la corriente es disminuida proporcionalmente y viceversa. Puesto que el voltaje es la energía de potencial eléctrico por unidad de carga. originará un "voltaje" (una fem inducida en la bobina). la ley de voltaje se puede considerar como una consecuencia de la conservación de la energía. Se usa junto con la ley de corrientes en muchas tareas de análisis de circuitos. Ley de Faraday Cualquier cambio del entorno magnético en que se encuentra una bobina de cable. debe medir el mismo voltaje. La ley de Faraday es una relación fundamental basada en las ecuaciones de Maxwell. para el análisis de los circuitos eléctricos. otro aspecto importante en aplicaciones públicas y especialmente de tráfico. la ley de corriente y la relación de potencia. La ley de voltaje tiene una gran utilidad práctica en el análisis de los circuitos eléctricos. restringiéndose el cambio de voltaje alrededor del bucle a cero. el voltaje será generado en la bobina. vuelve al punto de partida. girando la bobina dentro de un campo magnético.lumínica. de modo que si se eleva el voltaje. si Ud. le permite describir completamente el estado eléctrico de un circuito de corriente continua. El cambio se puede producir por un cambio en la intensidad del campo magnético. Por supuesto que no puede incrementar la potencia. el movimiento de un imán entrando y saliendo del interior de la bobina. La ley de voltaje es una de las principales herramientas. etc. No importa como se produzca el cambio. Aplicando la ley de voltaje al circuito de arriba junto con la ley de Ohm y las reglas para combinar resistencias nos da los números mostrados abajo. moviendo la bobina hacia dentro o hacia fuera de un campo magnético. Transformador Un transformador hace uso de la ley de Faraday y las propiedades ferromagnéticas de un núcleo de hierro para subir o bajar eficientemente los voltajes de corriente alterna (AC). la polaridad de la fem inducida es tal que produce una corriente cuyo campo magnético. multiplicado por el área perpendicular que atraviesa. se opone al cambio que lo produjo. En el ejemplo de abajo.magnético. el área que se usa en la definición del flujo es la proyección del área de la bobina sobre un plano perpendicular al campo magnético. siempre actua para mantener constante el flujo magnético del bucle. para tratar de mantenerlo constante. En el caso de un generador eléctrico donde el campo magnético atraviesa una bobina giratoria. de modo que hay tantas líneas de campo magnéticos entrando (al polor sur) como saliendo (del polo norte). el campo magnético actua en la dirección del campo aplicado. Flujo Magnético El flujo magnético es el producto del campo magnético medio. las fuentes de campos magnéticos son siempre fuentes dipolares (como imanes de barra miniatura). Para una superficie cerrada la suma del flujo magnético es siempre igual a cero (ley de Gauss para el magnetismo). Implica la interacción de la carga con el campo magnético. Ley de Lenz Cuando se genera una fem por cambio en el flujo magnético. si el campo B aumenta. No importa cuan pequeño sea el volúmen. La contribución al flujo magnético para una determinada área es igual al área por la componente del campo magnético perpendicular al área. La fem inducida en una bobina es igual al negativo de la tasa de cambio del flujo magnético multiplicado por el número de vueltas (espiras) de la bobina. Es una cantidad de conveniencia que se toma en el establecimiento de la ley de Faraday y en el estudio de objetos como los transformadores y los solenóides. . el campo inducido actua en oposición. de acuerdo con la ley de Faraday. El campo magnético inducido en el interior de cualquier bucle de cable. Si está disminuyendo. com/2008/04/transi stores.pntic.gsu. Electricidad y Electronica -Microscopia: Materiales.edu/hbasees/electric/elecur.phy-astr.mec.edu. Máquinas Eléctricas .htm *http://iesvillalbahervastecnologia.unicauca.3 Edición .files.wordpress.php/61/capitulo%205/html/poten cia%20electrica.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corr iente_alter*na_2.phy-astr.htm *http://pis.es/~fagl0000/resistencia_electrica.pdf Libros: -Olmo Escribano Julio.html *http://hyperphysics. Bibliografía: *http://hyperphysics.htm *http://fresno.asifunciona. Instrumental y Métodos – Werner Nachtigall -Chapman.edu/hbasees/electric/farlaw.co/moodle/file.Conclusiones: En este proyecto pudimos descubrir un gran uso para la electricidad ya lo construimos de una forma no tan complica y si resolvimos muchas de las dudas que teníamos ya que al comenzar el proyecto no conocíamos nada de lo que debía de usarse para la elaboración de la caja de toque ni supimos que leyes llevaba y ahora conocemos un poco más sobre este tema como fue la electricidad y las cosas que una pequeña caja como esta lleva y que necesitamos comprender para poder entender a la perfección esta caja de toques.html *http://www.gsu.