Corriente Elec.0001

7/29/2019 Corriente Elec.0001

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rELECTRODINAMICA


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La energa elctrica

1. LA ELECTRICIDAD DINMICAO ELECTRODINMICAEl rayo que cae durante una tormenta no es otra cosa que un enor-me torrente de cargas elctricas que saltan de una nube a ia tierra,lachispa que salta de un borne de labatera al acercarle un destor-nillador metlico tambin es un desplazamiento de cargas. Inclusocuando no hay emisin de luz, como en la carga o descarga de unelectroscopio, hay un desplazamiento de cargas elctricas, comn-mente denominado corriente elctrica.Laelectricidad esttica era conocida desde la antigedad y duranteel siglo XVIII haba sido objeto demuchas experiencias. Pero, hastaentonces, lamayora de lostrabajos consistan en almacenar cargascon mquinas electrostticas y con ellas producir chispas y rayospara larecreacin de las personas. Lanica aplicacin prctica de laelectricidad esttica haba sido el pararrayos inventado en 1.750 porBenjamn Franklin.El anlisis de los experimentos con los msculos deuna pata de ra-na deLuigi Galvani (1737-1798), fueel impulso que llev ala inven-cin por parte deAlessandro Volta (1745-1827), de un curioso dis-positivo, lapila elctrica, formada por lasuperposicin de discos deplata, de tela humedecida con cido sulfrico y de cinc. Este inven-

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Entodos los artefactos elctricos deuso cotidiano encontramos cir-cuitos elctricos. As, por ejemplo, en el caso de una linterna:t Cuando seacciona lallavedeuna linterna secierrael circuito, laelec-1 & tricidad sale de lapila, circula por el cablemetlico, pasa por el fila-, ' mento dela lamparita y regresa por otro cable conductor alapila. Mientras el circuito elctrico est cerrado, la corriente elctricaque circula por el conductor tiene dificultades para atravesar el f i-

lamento de la lamparita, ste se pone incandescente, emitiendoluz y calor. Deesemodo, lalinterna produce luz y laspilas que ge-neran la energa necesaria para que la electricidad circule sevanagotando. En cambio, si el circuito est abierto no seproduce nin-guna transformacin deenerga, la lamparita no seenciende y laspilas no segastan. .! Con un generador (pila, batera), que aporta la energa necesariapara poner enmovimiento las cargas yun conductor (cable deco-bre, estao, aluminio, etctera) por donde pueden circular esascargas al unirse el polo negativo (-)con el polo positiuo (+), quedaconstituido un circuito elctrico elemental, que puede represen-tarse as:

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1 .1 . E L C I R C U I T O E L C T R I C O

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G = generadore=conductor


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La energa elctrica l.~~-2 . C A RGA S EL CTR ICAS " -E -N -M -O V -I-M -IE -N -T -O -:-~


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conductor,j.

A B)Com4.VI '>V2, a~ravsdelfonduc--tor c{J uiauna corrie~flelctrtcapesde la esfer~.'1zacia i'B,El dispositivo empleado paramedir ladiferencia depoten-cial, sedenomina voltmetro.

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Mquina electrosttica:Generador deelectricidad esttica.'. " ,. )i .~.' '.1 i:~~f 1< " f .>I

Enel caso delascargas elctricas ocurre algosimilar. Cuando seleen.trega electricidad aun conductor, ste alcanza un cierto nivel, deno.minado potencial elctrico. Entonces, si se tienen dos cuerpos Con.ductores con distinto potencial y selos une con un alambre conduc.tor, las cargas sedesplazan desde el cuerpo que tiene mayor potencialhacia el que tiene menos, originndose una corriente elctrica.Como la desigualdad entre los potenciales de ambos cuerpos con-ductores constituye una diferencia de potencial (V)o tensin elc-trica, sepuede establecer que lascargas elctricas circulan a travsde un conductor cuando sus extremos estn conectados a dos cuer-pos entre loscuales existe una diferencia depotencial.

3. G E N ER A DO R E S DE E N ER G AE L C TR IC A : L A P IL A DE V O lT ALas mquinas electrostticas producen cantidades pequeas deelectricidad, atal punto que si seconectan auna lmpara no logranencenderla. Por este motivo, mientras slo se dispona de esas m-quinas como generadores de electricidad, los fenmenos elctricosseusaban en entretenimientos y sus aplicaciones prcticas eran es-casas.Laelectricidad comenz aser importante para lahumanidad cuan-do Volta invent la primera pila en 1800, la cual es una fuente deenerga elctrica permanente ycontrolable.


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La energa elctr icaL a p i l a el ctr i ca en a cc i n1. Laelectricidad circula por el filamento de la lamparita ylo pone incandescente.2. Loselectrones fluyen del polo negativo al positivo.3. Revestimiento de cinc que acta como electrodo negativo.4. Varilla de carbn que acta como electrodo positivo.5. xido demanganeso (N) y carbn en polvo.6. Pasta de cloruro amnico que acta como electrolito. polo negativo (-)

3 . 1 . C U L E S E L S E N T I D O D E L A C O R R I E N T E E L C T R I C A ?Cuando se inventaron las pilas, sesupona que, en un conductor, lacorriente elctrica sediriga desde el polo positivo hacia el negativo.Sinembargo, amedida que sefue avanzando en el conocimiento de,la estructura de los tomos, se comprob que el sentido de la co-rriente elctrica est dado por el desplazamiento de los electrones,los cuales van desde el polo negativo hacia el positivo.En la actualidad, en ciertas actividades tcnicas y comerciales semantiene el antiguo sentido de la corriente elctrica, que suele lla-marse convencional, aun cuando se sabe que el sentido real o fsi-

Sentido de la corriente:a) Convencional:

b) Real o fsico:

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\,''l,il

lt;}~;"1-

... :::;~. - ------ , ,Cada movimiento completo de los electrones hacia adelante, haciaatrs y nuevamente avanzando hasta volver al punto inicial, sede-nomina ciclo.El nmero de ciclos por segundo constituye lafrecuencia de laco-rriente alterna. En nuestro pas esde 50 ciclos por segundo.Ambas corrientes, continua y alterna, son igualmente eficaces. Sinembargo, se prefiere la corriente alterna (c.a.) porque su transpOrtealargas distancias resulta ms econmico. Esto sedebe al hecho deque su voltaje sepuede elevar o disminuir con relativa facilidad pormedio de los transformadores de voltaje.Enel transporte de lacorriente elctrica, loscables ejercen cierta re-sistencia que ocasiona prdidas de electricidad en forma de calor,Esta prdida esmucho menor cuando la intensidad esbaja.Como sesuministra igual potencia elctrica cuando el voltaje esba-joyla intensidad es alta ocuando el voltaje esaltoy la intensidad esbaja, las centrales elctricas proveen de electricidad de alto voltajeybaja intensidad.

4 . L A IN TE NS IDA DDE L A C O R R IE N TE E L C TR IC APara indicar la intensidad del trnsito en un cierto lugar, contamosel nmero de vehculos que pasan en una determinada unidad de


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La energa elctricaEstaunidad sedenomina ampere en homenaje al fsico francs An-drs Ampere (1775-1836) y su smbolo es la letra A.Entonces, una corriente elctrica tiene una intensidad deun ampe-recuando por una seccin del conductor pasa una carga deun cou-[ornb en un segundo.por lo tanto: 1A _ le-18Enlaprctica sesuelen utilizar lossubmltiplos:- Mlampere (mA)=10-3A.

- Mlcroampere ( J . 1 A ) = 10-6A.4 .1 . L A L E Y D E O H MAnalicemos los siguientes circuitos:

b )r)1 e)~- . -Lostres circuitos estn constituidos por un cable conductor de co-bre, un interruptor y una lmpara de 5V. Lanica diferencia esten el nmero de pilas de 1,5V de diferencia de potencial (V)que

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Si se reemplaza la lmpara elctrica por una resistencia diferente(por ejemplo, un trozo dealambre dehierro) tambin seobtiene Un.valor constante, aunque diferente del anterior. Esta relacin depro- porcionalidad que caracteriza a cada conductor fue descubierta en1827por el fsico alemn Georg Simon Ohm, por lo cual se conocecon el nombre de ley deOhmy puede enunciarse as:

" La INTENSIDAD de la corriente elctrica que circula entre 2 puntos de unconductor. es d irec tamente proporc ional a la DIFERENCIA DE POTENCIAL"ap licada e inversamente proporc ional a LA RESISTENCIA ex is ten te entre esospuntos"


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\lmpara/ portalmparas

, I, - - ,C~~' cable conductorI

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El filamentode una lmpara elctricaesuna resistencia oresistor.

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5. L A R ES IS T E N C IA E L C TR IC ACualquier conductor por el que circula opuede circular una corrien_te elctrica ofrece una cierta dificultad u oposicin al paso de losf electrones. As, en el caso del circuito elctrico de una lmpara por-~ ttil abatera:La diferencia de potencial entre los polos del acumulador originauna corriente elctrica que circula por el conductor con una deter-minada intensidad yal llegar al filamento dela lmpara (muy delga-do) encuentra una marcada oposicin al desplazamiento de loselectrones. Esta oposicin se denomina resistencia elctrica delconductor y obliga a los electrones a transferir parte de la energaelctrica, transformndola en energa luminosa ycalrica. Entoncesla lmpara se enciende, produciendo luz y calor.Un fenmeno similar ocurre cuando la corriente elctrica pasa porun conductor delgado y largo corno el deuna plancha, deuna estu-fao de una cocina elctrica, originando una considerable cantidadde calor que lohace poner decolor rojo. (El efecto de latransforma-cin de la energa elctrica en calor sedenomina efecto J oule.)Cuando los electrones reciben una exagerada cantidad de energa,elevan mucho la temperatura del alambre, apunto tal que primerosepone rojo y luego sederrite. Esto constituye un cortocircuito.Los conductores que ofrecen una apreciable dificultad al desplaza-miento de la electricidad se denominan resistencias o resisto res y


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La energa elctrica , .,Estaunidad se denomina ohm en homenaje al fsico alemn GeorgSimon Ohm (1789-1854) Y se representa con la letra griega mays-cula omega: nEntonces, la resistencia elctrica deun conductor es de un ohm (n)cuando por l circula una corriente deun ampere (A)de intensidadyentre sus extremos existeuna diferencia ~epotencial deun volt (V).

In IV= l Ansmbolos:

Cules son los Factores que influyensobre la R de un cable conductor (Re)?Corno resultado del anlisis de diversos experimentos, se llega a laconclusin de que la dificultad que un conductor ofrece al paso delacorriente se debe acmo estn dispuestos sus tomos y/o mol-culas, esdecir, su estructura cristalina. Mientras mayor sea el nme-ro de electrones libres que el conductor presenta por cada tomo,menor ser la resistencia a la circulacin de la corriente. Mientrasms separados estn los tomos y/o las molculas, los electronesexperimentan una cantidad menor dechoques y,por lo tanto, sefre-nan menos. Entonces, se puede deducir que la rapidez del avancede los electrones a lo largo de un conductor depende del materialque lo constituye.

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La energa elctricar! .

Los materiales que tienen una resistividad baja (plata, cobre, oro,aluminio) son buenos conductores de la electricidad, mientras queaquellos cuya resistividad es alta (madera seca, vidrio) son malosconductores.Laplata tiene lamenor resistividad pero suprecio hace prohibitivo suempleo en conductores, por lo cual generalmente seutiliza l cobre.Laresistividad deun metal depende engran parte de su pureza. Sonsuficientes rastros de impurezas para que su conductibilidad dismi-nuya en forma notoria (en el cobre con slo el 0,1% de arsnico, suresistencia especfica aumenta un 50%).

5 . 3 . C O N E X i N D E R E S IS T E N C I A S :a) en serieSi en un circuito elctrico se intercala una lmpara elctrica (resis-tor), sta produce una determinada luminosidad. Al agregar en elcircuito otra lmpara, a continuacin de la primera, se forma unaconexin en serie y la intensidad luminosa es igual en las dos lm-paras, pero menor que cuando haba una sola.En el caso de intercalar una tercera lmpara, la luminosidad dismi-nuye an ms, aunque las tres presentan igual intensidad luminosa.Entodas las lmparas conectadas en serie circula lamisma corrien-te elctrica (desde la salida del generador hasta su entrada).Por eso,

Material Resistividad(n.m)Aluminio 2,65.10-8------Cinc 5,9.10-8CObr--- --I:7.l0:8-Estao -~8-Hierro 9,7.10-8Madera 1.1010Mica 9.1015Nquel 7.10-8Oro 2,2.10-8Plata 1,6.10-8Vidrio 5.1011

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lamparita


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'\ A i adicio.,;,r,.lmaras,- ~{~,: enpamelo,su bfillo semantien~gllfl."A B

Enel caso dedesconectar una, dos otres lmparas, las otras quedanencendidas .. Estos datos permiten estable~er las siguientes co~secuenci~s:, El hecho de que todas las lamparas presentan 19uallummosidad revela que por cada una de ellas circula lamsma intensidad decomente elctrica." Como la luminosidad no disminuye al adicionar lmparas conee.4 tadas en paralelo, es evidente que la diferencia de potencial se~ mantiene constante .

Esto se explica del siguiente modo:Si al punto del circuito donde sedivide en dos ramas llegauna co-rriente cuya intensidad es de 0,5 A, por cada una de las lmparaspasa 0,25 A . A l adicionar otra lmpara por sta tambin pasa 0,25A , por lo cual al punto de separacin tiene que llegar una corrien-te de 0,75 A. Esto implica que a lapila seleexige una entrega ma-yor deenerga elctrica,por lo cual dicha pila tienequeacelerarsusreacciones qumcas.

A l desconectar las lmparas, el circuito no seinterrumpe mientrasquede una conectada, porque la comente pasa por las ramas quequedan disponibles.


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que lo alimenta se reduce gradualmente. Por lo tanto, lapila se va"agotando" de apoco, disminuye su fuerza electromotriz ypor lti-mo se inutiliza.Encambio, en el caso de los generadores industriales y de las cen-trales elctricas reciben energa del ambiente originada por la cadadel agua, las reacciones nucleares, la combustin del petrleo o delcarbn, etctera, ypor eso entregan constantemente energa elctr-cal circuito sin que se"agoten".

6 .1 . Q U E E S F U E R Z A E L E C T R O M O T R I Z ? 1

~---------------1T - - - - - - - - - - -=--~

lLaenerga elctrica

Paralograr que una corriente elctrica sea permanente esnecesarioconseguir que la diferencia de potencial entre los polos que une elconductor sea constante.Paraproducir una diferencia de potencial permanente, los genera-dores elctricos (pilas, acumuladores, dnamos, pares termoelctr-cos, etctera) tienen que consumir energa que obtienen apartir deotras formas de energa ..As, en las pilas y las bateras, la energaelctrica proviene de latransformacin de laenerga qumica; en lasdnamos, de la energa magntica; en las pilas termo elctricas, de laenerga calrica.Laenerga elctrica que el generador consume para transportar launidad de carga elctrica por todo el circuito se denomina fuerza


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\ ~ ~ , : , ',~ " l~ ')-0. ~~ ~ ~~~~~ - - -~ -~~~~~ - - -~ ~~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -.l ; J \. 6 .2 . L A P O T E N C IA E L C T R IC A D E U N A R T E F A C T O !') 1i~" F " i '~"';~,~%.. 1,i'" j' . 1'.-. 0 " ' \ i ~Cuando un calentador elctrico calienta un litro deagua a100C en l

j} . ~f \ ~ j cinco minutos yotro calentador, en el mismo tiempo, consigue igual ~ j f ~ , t! " " J ' ~ temperatura en dos litros de agua, resulta evidente que el segundo. ;{ ,calentador tiene mayor potencia que el primero. Este ejemplo t\ " ~ , 1 - muestra que l~potencia elctrica es directamente proporcional al,~ trabajo realizado en un determinado tiempo.,:j ? ;"-f ' \ #}l ";'\, Por otra parte, si una pava elctrica para calentar un litro de aguaa)' r- ' _ _ - , , ~ _ , , - - _ ' , - I _ , - , ' - - - , 80Cdemora cinco minutos yotrapavapara lograr lomismo emplea

diez minutos, la primera tiene el doble de potencia que la segunda.Por lo tanto, se puede inferir que la potencia elctrica es inversa-mente proporcional al tiempo empleado para realizar un trabajo.Entonces, sepuede establecer que:Lapotencia de un artefacto

'\< indica lacantidad de energaque es capaz de entregar enuna unidad de tiempo.\ , ,,. '\, 'I

Lapotencia (P) de un aparato elctrico es igual al cociente en-treel trabajo (T)que efecta lacorriente elctrica yeltempo (t)que emplea en realizarlo.En smbolos:Dedonde resulta:Unidad depotencia =Unidad detrabajo = Toule = .I,=watt (W)Unidad de tiempo segundo sEntonces, la unidad de potencia SIMELA es el watt, que se repre-


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La energa elctricaParaconocer el consumo deenerga elctrica deuna tasa, seanota.nlascifras que figuran en sumedidor y la fecha en laque se realiza lalectura. Al cabo de 30 das se anotan nuevamente las cifras del me-didor. Ladiferencia entre ambas lecturas da lacantidad de klowa-ros-hora consumidos en el mes.

6.2.2. C lc u lo d e l a p oten c io d e u n a r tef ac toParamedir la potencia o velocidad de consumo de un artefacto, sedesconectan todos los consumos de la vivienda, dejando slo co-nectado el artefacto que sedesea estudiar. Luego, seanota la indica-cin del medidor, sedeja transcurrir un tiempo apropiado y sevuel-vea leer el medidor. As,por ejemplo, en una pava elctrica:

Lectura inicial: 70538,2 kW. Lecturafinal: 70539,7 kW. Lapso: 3h.

Ladiferencia entre las dos lecturas indica la energa utilizada por elartefacto (en este caso: 1,5kWh). El cociente entre este valor y eltiempo (en horas) en que se ha consumido, seala la potencia delaparato en estudio: P _ 1,5kW _ 0,5kW.h.- 3h-

..~~


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t..}Teniendo en cuenta que: T = av.q (1).Sabiendo que la intensidad (1)de la corriente es: I = - - .9 .. .l' ~tresu ta: q = I. Ll.t .Entonces, remplazando en (1),tendremos: T = av .l. at (2)."De acuerdo con laley deOhm: R = aV 11 ;por consiguiente: av = R.1.Luego, remplazando en (2), resulta: IT = R . J 2 . at I .

",~ j

resistor enzigzag

En consecuencia, como el trabajo (T) es equivalente a la energaemitida por el conductor y esa energa consiste solamente en calor,sepuede establecer que:La energa calrica producida por una corriente elctrica queatraviesa un conductor es directamente proporcional a la resis-tencia, al cuadrado de la intensidad y 3I tiempo que circula.Esta expresin se conoce con el nombre de ley de Ioule y se puederepresentar as: { E = R . J 2 . at . IPara aprovechar el hecho de que la cantidad de calor liberada esdi-rectamente proporcional a la resistencia del conductor, se fabricanartefactos tales como planchas, estufas, calentadores, soldadores,calefones, etctera, en losque seincrementa deliberadamente lare-sistencia al paso de lacorriente elctrica. As, seusan resistores for-mados por un hilo conductor muy largo de alguna aleacin de altaresistividad (por ejemplo, de cromo ynquel) enrollado en forma de


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INSTRUMENTOSELCTRICOS

AmpermetroEl ampermetro debe conectarse en serie en el circuito. Para no falsear lamedida, debe tener una resistencia elctrica interna muy pequea. Hay que prestar atencina la colocacin de estos aparatos de medida. Si colocamos un ampermetro en paralelo,puede llegar a estropearse, pues, como su resistencia es muy pequea, la intensidad decorriente en l ser ms elevada.


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T.P ~YeN~ l. V . 'R y ~.1)Cul eslacondicin necesaria paraqueexistaunacorrienteelctrica?2)Qu diferencia hay entre CORRIENTEELCTRICA e INTENSIDADDECORRIENTEELECTRICA?3)Qusignificafsicamentequelacorriente elctricaesdelA?4)Si la intensidad de corriente elctrica semde en AMPERE, la frmulaque ladefineser:a)I=Q.t b)Q=.t c)I=Q/t d)I=t/Q5)Cuntos J / coul reciben lascargasquefluyen enun circuito a120volt?6)Cul esel origen deloselectrones quefluyen enuncircuito elctrico?7)Calcular lacorriente cuando pasan 10coul decargapor unpunto en5s.8)Calcula lacorriente deun rayo que llevaunacargade35coul atierra enun tiempo de1/1000 desegundo.9)Escribir~frmulas distintas para calcular~.10)a)Qusignificaqueenel tomacorriente hay 220v?


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FSICA 3Ao1)En el circuito del esquema seobtuvo la siguiente medicin: 3A qu semidi? Conqu instrumento? Dnde estuvo colocado? (dibujar el citcuito con el instrumento demedicin correspondiente.

2) En el circuito anterior:a) Cmo seprocedera para aumentar laR dada?b) " " " "disminuir a la mitad el valor de e?e) Si la I en el circuito sereduce a lamitad significa que:

r: r R seredujo alamitadr:r e " " "" "r:r Vab" "Justificar la respuesta correcta "" "

3) Las siguientes mediciones corresponden al circuito dela figura: 10v y 7vCul corresponde aey cul corresponde aVab? Justificar

v

e1 1


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P roblemas de P O TE NC IA Y E NE RG A1) Unalmparaesta conectadaa lared domiciliaria (220 V) Y es recorrida por unacorriente de 300 mA.a) CulessuR?b)Cules lapotencia de la lmpara?

Rta: 733,3 .QRta: 66W

2) Unaplanchaelctrica tiene R=60.Qa) Cules suI cuandoseconecta a 220 V?b) CuntaE consumeen12min?

Rta: I= 3,67 A E=581328 J3) A qu I : : N hayqueconectar laplanchaanterior paraquecircule por ella 60 C

en30 seg? Rta: 1 20V4) Unalambre de 12mde longitud y 0,2 x10-7m2 deseccintiene unaR=15.QCules la resistividad del cable? Rta: 2,5xlO-8 .Q.m5) Unconductor de 30mde largo y 2.Qde resistencia tiene p =2,63xlO-8.Q.m

Cules su seccin? Rta: 3,94xlO-7m26) Si unacafetera esta conectadaa las condicionesque indica suplaca,400W-

2 20V


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CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELOQUE OCURRE CON "1" EN EL CIRCUITO

EN SERIEA)-Que ocurre con la "1" que circula por cada lamparita?(Querelacin hay entre sus valores) Justificar.------- .~B)-Que relacin existe entre la Intensidad de corriente que circula porcada lamparita y laque sale de la fuente?C)-Qu frmuiaoexpresin matemtica sepuede establecer entre la"1" que sale de laFuente y las "i" que pasan por cada lmpara?

QUE OCURRE CON LA "1" EN UN CIRCUITOEN PARALELO

A)- Qu relacin existe entre la Intensidad de corriente que circulapor cada lamparita y la que sale de la fuente?B)-Qu frmula o expresin matemtica relaciona la "1" queentrega


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ALGUNAS CONCLUSIONES1)-Teniendo encuentael trabajo practicoanterior, completa el siguiente prrafo:

"Cada rama de un circuito en paralelo tiene _-----,,----__ AV.'La AV de cada rama estdeterminada por el voltaje aplicado del paralelo, osea laAVqueentrega _"En un circuito en paralelo la intensidad de corriente que sale de la fuente es______________ que pasa por cada lmpara"

que existe en cada lamparita.""En los, la AVde la fuente es equivalente a lasuma de las AV

2)- Completa el siguiente cuadro de semejanzas y diferencias:CIRCUITOS EN SERIE CIRCUITOS EN PARALELO


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f'f' ~r:r-.r>"~"'""

r=;

. - . ,

1. Calculen la resistencia de un alambre conductor de cobre, de 400 m delongitud yO,2 mm de radio.SolucinL a resistencia de un conductor en funcin de sus dimensiones se calcula segn:

IR=p'-SL a seccin del conductor es la superficie de un crculo:

s = 'T. r2 = 3,14. (0,2 mm)2 = 0,12 mm2L a resistiv idad del cobre (v ase la tabla) es: 1,72 . 10-8 n . m, y se reemplaza por los valores correspondientes:

8 400 mR= 1,72.10- n.m 0,12mm2 6,88.10-6 n .m2 116 2 R=57,3.u0,12.10- m2. Setienen tres resistencias de 20n., 30 n. y 50 n.. Cul es el valor de la resistencia equivalente si se las conecta en serie ysi se las asocia en paralelo?SolucinSia las tres resistencias se las conecta en serie, la resistencia equivalenteser igual a la suma de las tres:

Rs = R + R 2 + R3= 20 n + 30 n + 50 nRs=100nL as tres resistencias funcionan como una nica resistencia de 100 n.Si se las conecta en paralelo, primero se debe calcular la inversa de laresistencia equivalente:_1_ _1_+_1_+ _1_= _1_+_1_+_1_ 31


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P R O B L E M A S P A R A R E S O L V E R1. Indiquen en cada esquema el tipo de conexin de las resistencias: en serie-- paralelo - mixta (en este caso, describanlas conexiones que la forman): .

2. Calculen la resistencia equivalente de cada una de las conexiones anteriores, usando los siguientes valores:R l = 1n,R 2 = 3n,R 3 = 2n,R 4 =4 n.Entodos loscasos, esquematicen cadci uno de los pasos sucesivos.


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REPASANDO CONCEPTOS M A RCA R CON U NA CRU Z L A A FIRM A CiN CORRE CT A :

CORR IE NTE E LCTR ICA1. Qurelacin existe entre ladiferencia depotencial en losbornes deunelementodel circuito ylaintensidad decorriente quecircula por l?

Esunbuen momento para repasar laLeydeOhmA. ? Son magnitudes inversamente proporcionalesB. ? Ladiferencia de potencial es directamente proporcional al cuadrado de laintensidadC. ? Son magnitudes directamente proporcionalesD. ? Ladiferencia de potencial es inversamente proporcional al cuadrado de laintensidadE. ? Son magnitudes independientes entre s


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. . . - " ...:...~ - .". : -~ ~ 1"FISICA 3 AOT RABA J O PRACT ICO N ............ CORR IE NT E E L ECTR IC A----PA RT E PR AC TI CA

1.- Dos resistencias de 12 Q Y 5 Q respectivamente, se asocian en serie y el conjunto sealimenta con una batera de 18 V . de fem y 1 Q de resistencia interna. Halla:a) La intensidad de corriente que circula por el circuito. ~/~ $./.A /, au /ztl .t2/f::: S i/b) La ddp en los extremoso bornes de.cada resistencia. 1-1 I ~ &.e) La ddp. En los bornes de la batera cuando entrega la intensidad de cte. del apart.a),d) E tizar l cl 't L J J/ 4tv' It;~v!s:: /~t/squema Izar e crrcut o. v '2.- Un instrumento elctrico tiene una, resistencia de 30 Q Y su carga optima defuncionamiento es de 50 mA. Se dispone de una pila de 1,6 V. de fem y 0.06 Q deresistencia Interna. .,.a) Qu resistencia se debe conectar en serie crslnla pila Y~ instrumento para que la

corriente no sobrepase la intensidad de 50 mA. / - f ) f : : '{9 :5Z- V'b) Qu ddp. Existe en los bornes del instrumento? Esquematizar. ~r"":: {~

3.- un hilo de cobre tiene un dimetro de 4 rnrn. Halla la resistencia de 300 metros dedicho conductor a 20 C, sabiendo que la resistividad dei Cu a esa temperatura es de1.8 .10.8


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11.- Cual es la lectura del Voltmetro, si se sabe que:a) al pasar 0.1 C por la l~~ara hay una transferencaoe energa de 20 J . f " - I I / !Q::2.011'"b) Se transfiere 10;1... cuando circula una corriente de 0.2 A en 5 'segundos. 102 / " t ..,,- ,

12.- La diferencia de potencial elctrico entre' los polos de una plaes de,2.5v, cuando se_la conecta para alimentar un circuito, circula por ella una corriente de 3mA.Calcular:

a) la cantidad de carga que circul en 5 segundos. ArA:::qo;S*Gb) la energa elctrica que entreg la pila. 9,03? Sr13.- Calcular el trabajo y la 'potencia necesaria para hacer desplazar 96000 C. de cargaelctricaen 1 hora travs de una d~p. de50v. ~ 4 s c o o o o y \ p::;' /~B ~ 3uJ

14.- Calcular la resistencia equivalente entre los puntos A yB de los siguientes crcuitos:

8) 4 olun 'y

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,,- -


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TP: La ley de Ohm en Pequeos circuitos

R240hm R2e--100 V

R 160hm

-=-eR 1

4) R1=1o R2=3o V2=6V e? I? V1?R2

R1 - .--,R2- f R 3. R 1T

,/


31/42

'( 2) Calcular la Rt~

( 1) Calcular la Rt ~ J-=-JJj)t6" ~ 2'oI'b.T_ _ ~----Jt3) Calcular It


32/42

CIRClJ ITOS EN SERIE Y EN PARALELO:1) R1=3D R 2 = 5D e= 60VEncon t ra r: / , V 1 y V 2

R2

2) /= 6A R 1 = 3D R 2 = 5D R 3 = 2De ? /2 =? V 2 =? V 3 =?R1

e R11 1 r--HJ R2

3) R1= 2D R 2 = 1D R 3 = 4 D R 4 = 3 DI? e? 4) Rt? I?R3

R26V

R3

R220hmR130hm

20v e1 1 1 - - - - - - - '6) R1=2D R 2 = 1,5D e? I?

R1


33/42

PARA PENSAR EN ''CIRCUITOS''1) a) En el siguiente circuito qu R estn en paralelo? J ustifb) Completar con >


34/42

fsicaTRABAJO PRACTICO DE CIRCUITOS (con resistencia interna) ~Resolver los siguientes circuitos segn la consigna, y en todos los casos aplicar las leyesdeKirchoff para verificar los resultados.

5Q

- O ,4ohm30V 3Q

1) a) It=?b) I derivadas=?

3) a) It=?b) I deri\o=?

O.7ohm24 V

2Q5QSQ 4) a) It=?

5Qb) I deri\o=?

40V1 1

l ohm27V

2Q

SQ 10Q

7Q

1 Q 2) a) I tota l=?b) V7=?e) P1 O=?

C IRCU ITOS ELCTRICOS :


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= = l)Calcular Req, It, derivada

ll~16 OhrnI ~

R::: ~O~l .~.z.:::4&:> 5>.r!3 :::/6.9.-

/.:= 7 9 .. . . .2) Calcular:1 ~I: ; > 80 Ohm l: : A fj200hm Rtota1, ideriv,

R l A 3) Datos: Calcular:Rl=1000 R5=200 1; ideriv?

j ) 4 - r o S ' ;

n : s: lU J5" t .~=:~-~1?3:=20.2rs:e,.: f,$O 1/

C IRCU ITOS E LCTR ICOS :


36/42

@. ; r~--";:"---l 1 1 ~--'VV'v- 5) datos: Calcular:

R1 "11

Rl=1000 r=20 a) 1, Ideriv',

R2=250 11=O,06A(pasa por Rl) b) RS?R3=60 !'-'" e) RtR4=2400 d) Pden R3e=32V e) cir. Equiv.

6)Datos: Calcular:R1 p . " Rl=400 e=80V a) RtotR2=160 r=40 b) 1en cada ramaR3=SOO e) Pdisen RSe-

1 1 ~ R4=1200 d) cire. Equival.RS=800

,....~

7) Datos: Calcular:Rl= 200 e=lOOV a) 1en cada rama

C IRCU ITOS E LCTR ICOS :


37/42

(41 AA s

-=-e . ~1T~r' ~

9) Datos:Rl=80

R2=160R3=300R4=200RS=??

10) Datos:Rl= 1000R2=200R3= ?R4=400RS=200

11) Datos:

Calcular:e=80V a) RS??

r=20 b) ItotY las ider.i1=2A (pasaporRl) e) VAB

e) Pdis.enRSy R3

Calcular:e=120V a) R3?r=20 b ) ItotY Ideriv.110,2A(pasa por Rl) e) Rtot

d) Vabe) Pdi.EnR3y R4

Calcular:

, ,ti


38/42

e . ,A_, A / v ' - - - - - - - , r ; - - ~ _ - - ,

e, :, ! \, ,1 1,, ~!: - I i fi, to.ro.\ ' ; , : : C-~ku(o ~ j e]

" '", , I : I :::,,':- : '1 ~ , , , ; , " J i' ,~"~: , : Q ) I ' Q . , - - " '1 , , ' '~:,.. i , v Q.r :: 10oJ ! , ~, I v e b -- ,,0,"; 1, 1,,' { ',-,. " E lR I C J " J r' I I I I l" I I5 ' " 1 1 1 , , 1 i " , : " : , . ,: , : '0 ! J ' ~ , , , ": , ," , : :'p~...~,' : 2 , 6 , o W , ' ', ,; ' ! 1 1", " " '6 " ~~ , 1 1 " I ,,, ',i Ti, , ",1 ~"",;, ! ' 1 :1 i ' , : ; !' \ I lII!ii' " 1'" '1, '1 ': i':I ':':' I 1 .cy tT"" " ~ " -, :\::' ~ : j i I ; : " ! ': : ' : J " : , - , " '- " 1 c.; ., : i; 't 'l'l' , !':: ! ;';"1 ~",(:- (on..:,'; 1 1 I " , . ; . J ) , f ' I.r::;",' ' " " : '~ : 'T . : '1 ~, 1, ,', .: 1. "1,, ; " '1

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RESUL TADOS de las pginas: _ / - -1 ..'


39/42

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7 ':r ~0-v,l/~~ ..:-90S:I.::2;4A-A d?o ~ J IgPz-c;(j~~.T::;O /I/..1'400:: 90S,Af9:; :2oSL

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40/42

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41/42

"1:ll!''i'Ir,~~ ----------- ~~~~~-----------------~-~'" LEYES DE KIRCHOFF .:. PRIMERA LEY: LEY DE LOS NUDOS.8\ (Nudo:punto donde convergen varias ramas)_/""'\g8/""'\'"8r>

!8D "18"1"18, '\~~\r


42/42

",.}oncepto 1

\- ~ F o rm u l a ). (U n i d a d )Instrumentos de

E~tevillordel Medici6n (Pag. 87)/e~T~~.~

~.-----E l A r t e f a c t oo R

Intensidad(Pag. 83)HayC o r r i e n teE l c t r I c a

E l C a b l eC o n d u c t o r+Tiene 51 1~

T iene~", . . - - - - ' . ! : ; . . . . / - .( C on cepto ) 0-U n- td -ade -s)

Un I dades :"" R e -O*p= n. m* L - m"S -m cuadrado

(A m pe r lm tr o J ( S u R s casI co ro )/ _ es Cimle;teristicil5\ - -- . S e.c onQ c tr. :::: 7 l en e r l e (c o rtgn d o~ e l c! lb te )

Cllmph: CQ n. J ( E nun C I ado )l . ley de Ohm ). Tiene5(. _l ~ ~l' ~~~-mpornte: (nld ades )

L a r~r m u la de la le y d e o h m -ae pue de apl ic ar a todo e l c l re ul toen su to tal i dad : 1 el R t

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