Corriente y circuitos

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Fisica.

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Corriente Elctrica: Se denomina corriente elctrica al flujo de carga elctrica a travs de un material sometido a unadiferencia de potencial.

Figura 27.1 Cargas enmovimiento a travs de un reaA. La rapidez a la cual fluye lacarga a travs del rea se definecomo corriente electrica I.

Fuentes de Voltaje: tambin conocidas como fuentes de fuerza electromotriz (fem, , V), estas se entienden como cualquier dispositivo capaz de suministrar energa elctrica dinmica, ya sea utilizando medios qumicos, como las bateras, o electromecnicos, como ocurre con los generadores de corriente elctrica. La fem de una batera es el voltaje mximo posible que sta puede suministrar entre sus terminales. Batera = fuente de fuerza electromotriz = fem = = V Consumidor = Resistencia Resistencia Elctrica: La resistencia elctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia elctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia elctrica se mide en Ohm ().

En un circuito la nomenclatura denominada R se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de este mismo.

Resistencia de los materiales: los materiales se clasifican enconductores,semiconductoresoaislantes: Conductores:Son los elementos que presentan una oposicin muy pequea al paso de los electrones a travs de ellos; es decir, presentan una resistencia elctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores elctricos podemos nombrar a los metales. Laresistenciade un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su seccin (s) y del material con el que est fabricado, mediante la siguiente expresin:

Donde:R= resistencia.r= resistividad.L= longitud.s= Seccin del materialTodo material hmico tiene una resistividad caracterstica que depende de las propiedades del material y de la temperatura. Adicionalmente, como se puede observar por la ecuacin, la resistencia de una muestra depende tanto de su geometra como de su resistividad. Semiconductores:Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio, al arseniuro de galio...

Aislantes:Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a travs de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los plsticos. La ley de OhmEsta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente elctrica, como son laintensidad (I), ladiferencia de potencial o tensin (V)y laresistencia (R)que ofrecen los materiales o conductores.LaLeyde Ohmestablece que"la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemticamente en la siguiente frmula o ecuacin:

donde, empleando unidades delSistema internacional de Medidas, tenemos que: I= Intensidad enamperios(A) V= Diferencia de potencial envoltios(V) R= Resistencia enohmios().

Lase:La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensin o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).De acuerdo con la Ley de Ohm, un ohmio(1 )es el valor que posee una resistencia elctrica cuando al conectarse a un circuito elctrico de un voltio(1 V)detensin provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio(1 A).La resistencia elctrica, por su parte, se identifica con el smbolo o letra(R)y la frmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relacin con la intensidad y la tensin) derivada de la frmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

Lase:La resistencia a una corriente (en ohmios) es igual a la tensin o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la intensidad (en amperios).

Asociacin de resistenciasA una misma fuente de corriente se pueden conectar o asociar dos o m s resistencias; esto se puede hacer de dos maneras: en serie y en paralelo.En la prctica, muchas resistencias son aparatos que transforman la energa elctrica en otra diferente. Ejemplos: lavadoras, maquinilla de afeitar, planchas, hornillos, etc... Resistencias en serieEn la figura se han conectado tres ampolletas en serie

Las ampolletitas del rbol de Pascua estn conectadas en serie, si sacas una de ellas (o se quema) se apagan todas porque el circuito queda interrumpido.Las caractersticas de las resistencias conectadas en serie son:a) por cada resistencia circula la misma corrienteI = I1 = I2 = I3b) la tensin de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistenciasV = V1 + V2 + V3c) laresistencia equivalentea todas ellas es igual a la suma de cada una de las resistenciasR = R1 + R2 + R3

Resistencias en paraleloEn la figura se han conectado tres ampolletas en paralelo

Las ampolletas de una mesa del comedor estn conectadas en paralelo, si se quema una de ellas no se apagan las otras porque cada una est conectada en forma independiente a la fuente de corriente.Las caractersticas de las resistencias conectadas en paralelo son:a) la corriente que produce la fuente de corriente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistenciaI = I1 + I2 + I3b) la tensin de la fuente es igual a la tensin de cada una de las resistenciasV = V1 = V2 = V3c) laresistencia equivalentea todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia

Circuito Elctrico: Uncircuito elctrico, es un arreglo que permite el flujo completo decorriente elctrica bajo la influencia de unvoltaje, en este se pueden encontrar lainterconexin de dos o ms componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores, semiconductores ocables. Los circuitos pueden encontrarse en serie, paralelos o mixtos. Convenciones que se pueden encontrar en los circuitos: 11.- Energa y Potencia elctrica.Energa es la cantidad de trabajo que un sistema es capaz de producir. La energa ni se crea ni se destruye, se transforma. Los aparatos elctricos consumen energa elctrica y la transforman en energa luminosa (bombilla, lmpara, diodo LED), en calor (calentador de resistencia) en energa mecnica (motores) por ejemplo.Energa Trabajo = PotenciaTiempoEn el Sistema Internacional de medidas (S.I), la energa se expresa en Julios, (Joule en ingls), en honor al fsico britnico James Prescott Joule, que encontr la relacin entre la intensidad que recorre una resistencia y el calor que disipa (ley de Joule). Otra unidad muy utilizada para medir el consumo de energa es el KILOWATIOHORA, sobre todo en las facturas de las compaas elctricas. Potencia es la cantidad de energa que suministra o consume un sistema por unidad de tiempo. En el S.I la potencia se expresa en Watios Julios/Segundo. El Watio procede del ingeniero escocs James Watt, padre de la primera mquina de vapor industrial que funcion eficazmente (primera revolucin industrial en 1800). Otras unidades de potencia son el caballo de vapor (CV = 735 W) y el caballo de fuerza potencia (HP = 745 W).

CONCEPTO DE ENERGA

Para entender qu es la potencia elctrica es necesario conocer primeramente el concepto de energa, que no es ms que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo elctrico cualquiera para realizar un trabajo.

Cuando conectamos un equipo o consumidor elctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batera, la energa elctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energa en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria.

De acuerdo con la definicin de la fsica, la energa ni se crea ni se destruye, se transforma. En el caso de la energa elctrica esa transformacin se manifiesta en la obtencin de luz, calor, fro, movimiento (en un motor), o en otro trabajo til que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito elctrico cerrado.

La energa utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en joule y se representa con la letra J.

POTENCIA ELCTRICA

Potencia es la velocidad a la que se consume la energa. Si la energa fuese un lquido, la potencia sera los litros por segundo que vierte el depsito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra P.

UnJ/segequivale a1watt(W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energa elctrica.

La unidad de medida de la potencia elctrica P es el watt, y se representa con la letra W.

Efectos de la corriente elctrica.

Al hablar de los efectos de la corriente elctrica, nos referimos a las diferentes posibilidades de transformacin de la energa elctrica en otras formas de energa tiles para los seres humanos.Efecto calorfico o trmico.Podemos describir el movimiento de los electrones en un conductor como una serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un choque contra alguna de las partculas fijas del conductor.Los electrones ganan energa cintica durante las trayectorias libres entre choques, y ceden a las partculas fijas, en cada choque, la misma cantidad de energa que haban ganado. La energa adquirida por las partculas fijas (que son fijas solo en el sentido de que su posicin media no cambia) aumenta la amplitud de su vibracin o sea, se convierte en calor. Para deducir la cantidad de calor desarrollada en un conductor por unidad de tiempo, hallaremos primero la expresin general de la potencia suministrada a una parte cualquiera de un circuito elctrico. Cuando una corriente elctrica atraviesa un conductor, ste experimenta un aumento de temperatura. Este efecto se denomina efecto Joule.Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente elctrica en cierto tiempo, por medio de laley de Joule.El ao 1845, James Prescott Joule fue capaz de encontrar la ley que permite calcular este efecto, viendo que este trabajo disipado en forma de calor es: Proporcional al tiempo durante el que pasa la corriente elctrica. Proporcional al cuadrado de laintensidadque circula. Proporcional a la resistencia del conductor.Se expresa de la siguiente manera:W = R I2 tElefecto Joulelimita la corriente elctrica que pueden transportar los cables de las conducciones elctricas. Este lmite asegura que la temperatura que pueden conseguir los cables no pueda producir un incendio. Una manera de asegurar que no supere el lmite es utilizando un fusible: un dispositivo formado por un hilo de metal que va conectado en serie al circuito general de la instalacin elctrica.