Electricidad Alumnos 101121101237 Phpapp01

7/30/2019 Electricidad Alumnos 101121101237 Phpapp01

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Has pensado alguna

vez en los cambiosque a r a en nues ra

dejramos de tenerenerga elctrica?

Ing. Humberto Jimnez [email protected] [email protected] Fsica para Ingeniera2


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Concepto1.

La electricidad tiene sus orgenes enlas cargas elctricas que forman lostomos, los Protones, Neutrones y

.de electrones, es decir, la electricidades originada por las cargas elctricas,en reposo o en movimiento, y lasinteracciones entre ellas.La electricidad es una manifestacin

de la energa y para su estudio se

Electroesttica: Estudia las cargas elctricas en reposo.

Electricidad

movimiento.

Electromagnetismo: Estudia la relacin entre las

corrientes elctricas y el campo magntico.



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Antecedentes Histricos de la Electricidad2.

El matemtico Griego Tales de Mileto registra los primerosfenmenos elctricos aproximadamente en el ao 600 a.c.El sealaba que al frotar el mbar con una piel de gato,

,paja y polvo. La palabra electricidad proviene del vocablogriego elecktron, que significa mbar.

El fsico alemn Otto von Guericke (1602-1687)cons ruye a pr mera m qu na e c r ca, cuyoprincipio de funcionamiento se basaba en elfrotamiento de una

bola de azufre ue al

girar produca chispaselctricas.



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El holands Pieter van Musschenbroek (1692-1781)descubri la condensacin elctrica, a partir de 1740realiz varios experimentos sobre la electricidad, uno de

,encerrada en un recipiente poda conservar cargaselctricas. Durante esta experiencia unos de susasistentes, cogi la botella y recibi una fuerte descargaelctrica, de esta manera fue descubierta en 1746 laBotella de Leyden y la base de los actuales

capacitores.

Botella de Leyden

Es un dis ositivoelctrico que permitealmacenar cargas

elctricas. Fue el primer



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El estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790),observo que cuando un conductor con carga negativaterminaba en punta, los electrones se acumulaban en

fijndose sobre las molculas de aire o sobre unconductor cercano con carga positiva. De la mismamanera un conductor cargado positivamente atrae a loselectrones por la punta arrancndolos de las molculasdel aire cercanas. Este fenmeno se conoce como

Poder de Puntas.

PararrayosBenjamn Franklin fue el primeroen demostrar que los rayos, son

,gigantescas. Vol una cometa

durante una tormenta, la mismaque cuando fue alcanzada por un

,

de la cuerda al suelo.



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Charles Coulomb (1736-1806), cientfico francs estudiolas leyes de atraccin y repulsin elctrica. En 1777invento la balanza de torsin para medir la fuerza de

fibra fina y rgida a la vez. Promulgo la Ley de Coulomb.

Balanza de TorsinEl instrumento fue inventado or el fsico

francs Charles Coulomb en el ao 1777, que loemple para medir la atraccin elctrica y

magntica.

(1754-1827), en 1800 desarrollo laprimera Pila Elctrica del mundo, paraello combino 2 metales distintos con un

liquido que serbia de conductor.



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Georg Ohm (1789-1854), que describila resistencia elctrica de un conductor yen 1827 estableci la ley fundamental de

relacin entre la resistencia de unconductor, la diferencia de potencial y laintensidad de corriente elctrica (la Leyde Ohm).

- ,descubri como podra emplearse un imn para generaruna corriente elctrica. Propuso la teora de la

electrizacin por influencia, al sealar que un conductorhueco ( au a e ara ay ) forma una pantalla para lasacciones elctricas. A partir del descubrimiento de lainduccin electromagntica, Faraday logro inventar elGenerador Elctrico.



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El fsico James Joule (1818-1889) estudi elelectromagnetismo, y descubri su relacin con el trabajomecnico, lo cual le condujo a la teora de la energa. La

, ,Tambin encontr una relacin entre la corriente elctricaque atraviesa una resistencia y el calor disipado,conocida actualmente como Ley de Joule.

,entre ellos figuran: El estadounidense Joseph Henry (1797-1878), constructordel primer electroimn; el ruso Heinrich Lenz (1804-1865), quien enuncio la ley

relativa al sentido de la corriente inducida; el escocs James Maxwell (1831-1879), quien propuso la Teora electromagntica de la Luz y las ecuacionesgenerales del campo electromagntico; el yugoeslavo Nikola Tesla (1856-1943), inventor del motor asincrnico y estudioso de las corrientes polifsicas y

-

materia y los electrones.



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En los ltimos aos el estudio de laelectricidad ha evolucionado intensamente,porque se han comprobado sus ventajas

,transformarse con facilidad, se trasporta demanera sencilla y a grandes distancias atravs de lneas areas no contaminantes.Puede utilizarse en forma de corrientes muypotentes para alimentar enormes motores

elctricos o bien, en pequeas corrientes

electrnicos.

Por ltimo los pases desarrollados tienenvar os me os para pro uc r energ a e ctr ca:Centrales hidroelctricas, termoelctricas,nucleoelctricas y ltimamente enormeseneradores elicos.



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Carga elctrica3.

Toda la materia se compone de tomos y estos asu vez de partculas elementales como loselectrones, protones y neutrones. Los

se llama carga elctrica. Los neutrones sonelctricamente neutros porque carecen de carga.Los electrones posen un carga negativa (-),mientras los protones la tienen positiva (+).

El tomo esta constituido por un ncleo, en

Neutrones y a su alrededor giran los electrones. Los tomos de cualquierelemento qumico son neutros, ya que tienen el mismo numero de protones(cargas positivas) y de electrones (cargas negativas). Sin embargo un tomopue e ganar e ectrones y que ar con carga negat va, o en per er os y que arcon carga positiva. La masa del protn es casi 2,000 veces mayor a la delelectrn, pero la magnitud de sus cargas elctricas es la misma. Por lo tanto lacar a de un electrn neutraliza a la car a de un rotn.



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Interaccin de cargas4.

Un principio fundamental de la electricidad es el siguiente: Cargas del mismosigno se repelen y cargas del signo contrario se atraen.



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Formas de electrizar5.

Los cuerpos se electrizan al perder o ganar electrones. Si un cuerpo tienecarga positiva, esto no significa exceso de protones, pues no tienen facilidad demovimiento como los electrones, por lo que debemos de entender que la carga de

.

Frotamiento Contacto Induccin



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Materiales conductores y aislantes6.

muy baja. Los mejores conductores elctricos son los metales y sus aleaciones,existen otros materiales, no metlicos, que tambin poseen la propiedad deconducir la electricidad como son el grafito, las disoluciones y soluciones salinas(por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.

Por el contrario, un aislante es aquel material queno permite el paso de corriente a travs de l.

omo a ma era, os p at cos, e v r o, e cauc o,la resina, la porcelana, la seda, la mica y el papel

entre otros.

Conductores para el transportede la energa elctrica paracualquier instalacin de uso

NOTA: Cabe mencionar que no hay un material 100%

domstico o industrial.,

son conductores elctricos, pero unos ms que otros.



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Unidades de carga elctrica7.

omo se a amos, un cuerpo t ene carga negat va s t ene exceso e e ectrones ycarga positiva si tiene carencia de ellos. En base a esto, la unidad elementalpara medir la carga elctrica es el electrn.Como es una unidad mu e uea ara ello se utilizan unidades ms racticasel Sistema Internacional estableci el coulomb (C), un coulomb representa la

carga elctrica que tienen 6 trillones 240 mil billones de electrones.

cou om = = . e ec rones

,submltiplos de la unidad: el milicoulomb, el microcoulomb y el nanocoulomb.

mC= 1 X 10-3

C C= 1 X 10-6

C nC= 1 X 10-9

C

La carga de un electrn y un 1 electrn = 1.6 X10-19 C-. = .



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Ley de Coulomb7.

c ent co ranc s ar es ou om estu o as eyes que r gen a atracc n yrepulsin de 2 cargas elctricas puntuales en reposo. Coulomb observ que amayor distancia entre 2 cuerpos cargados elctricamente, menor es la fuerza deatraccin o re ulsin. Pero la fuerza no se reduce en i ual ro orcin alincremento de la distancia, sino al cuadrado de la misma. Por lo que la Ley de

Coulomb queda enunciada en los siguientes trminos:

puntuales (q1 y q2), es directa mente proporcional al producto de las

cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia rquelas se ara.

NOTA: Una cargapuntual es una carga

elctrica hi ottica F = (k

q1 q2) / r2

La expresin matemtica de la Ley de Coulomb para el vacio oen forma aproximada para el aire es:

de magnitud finita,contenida en un

punto geomtricocarente de toda

Donde:F = Fuerza elctrica (en N)q = Carga elctrica (en C)

dimensin r = s anc a en m k = 9 X 109 Nm2/C2



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Ley de Coulomb7.

entre as cargas ex ste una sustanc a o me o a s ante, a uerza e ctr ca einteraccin en stas sufrir una disminucin en dependencia del medio. Larelacin que existe entre la fuerza elctrica de 2 cargas en el vaco y la fuerzaelctrica de estas misma car as sumer idas en al n medio o sustancia aislanterecibe el nombre de permitividad relativa o coeficiente dielctrico ( r) de dicho

medio o sustancia, por lo tanto tenemos la siguiente relacin:Permitividad Relativa de

r = F / F

Donde:

algunos medios

Medio Aisladorr

Vacio 1r = erm v a re a va e me o

F = Valor de la fuerza elctrica entre las

car as en el vacio en Newtons N

Aire 1.0005

Gasolina 2.35

Aceite 2.8

F = Valor de la fuerza elctrica entre lasmismas cargas en el medio, en Newtons

Vidrio 4.7

Mica 5.6

Agua 80.5



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Ley de Coulomb - Problemas8.

.- a cu ar e va or e a uerza e ctr ca entrecargas cuyos valores son: q1 = 2 milicoulombs, q2 =4 milicoulombs, al estar separadas en el vacio poruna distancia de 30 cms.

2.- Determinar el valor de la fuerza elctrica entre 2cargas cuyos valores son: q1 = 3 microcoulombs, q2= ,por una distancia de 50 cms.

3.- Una carga de 3 nanocoulombs se encuentra enel aire a 0.15 m de otra carga de 4 nanocoulombs.Cul es el valor de la fuerza elctrica entre ellas?Cul sera el valor de la fuerza elctrica entre ellas

Ley de Coulomb

4.- una carga elctrica de 2 Cse encuentra en el aire a 60 cms de otra carga, el1

desconocida?



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Ley de Coulomb - Problemas8.

.- na carga e se encuentra en e a re a cm e otra carga e como se ve en la imagen de abajo, calcular:Cul es el valor de la fuerza F1 ejercida por q2 sobre q1?

Cul es el valor de la fuerza F e ercida or sobre ?Cul sera el valor de la fuerza elctrica entre las cargas si estuvieran

sumergidas en agua?q1 q2

+ -F1 F2

6.- Determina la distancia a la que se encuentran 2 cargas elctricas de 7 X 108

C, al rechazarse con una fuerza cuyo valor es de 4.41 X 103 N.

7.- En un tomo de hidrgeno, un electrn gira alrededor de un protn en unarbita de radi igual a 5.3 x 1011 m. Cul es el valor de la fuerza elctrica con la



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Campo Elctrico9.

na carga e ctr ca se encuentra s empre ro ea a por un campo e ctr co. ascargas de diferente signo se atraen y las de igual signo se rechazan, aun cuandose encuentran separadas, esto quiere decir que las cargas elctricas influyensobre la re in ue esta a su alrededor la re in de influencia recibe el nombrede Campo Elctrico.

El campo elctrico es invisible, pero su fuerza ejerce accin sobre los cuerposcargados y por ello es fcil detectar su presencia, as como medir su intensidad., ,

en 1823, el concepto de lneas de fuerza, para poder representarlo grficamente.

Las lneas de fuerza que representan al campoelctrico de una carga positiva salenradialmente de la carga, mientras que una

carga nega va as neas e uerza egan emodo radial a la carga.Ing. Humberto Jimnez [email protected] [email protected] Fsica para Ingeniera20


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Campo Elctrico9.

as neas e uerza que representan a campoelctrico, aparte de sealar su direccin y sentido,nos indican el punto mas intenso del campoelctrico es decir las lneas de fuerza estarn ms

juntas entre si cuando el campo elctrico sea mas

intenso y mas separadas al disminuir la intensidad.



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Intensidad del Campo Elctrico10.

ara ca cu ar a ntens a e campo e ctr co tenemos a s gu ente re ac n:

E = F/q

Donde:

E = Intensidad del campo elctrico en N/CF = Fuerza que recibe la carga en N

=

Si utilizamos la formula de la Ley de Coulomb tenemos que:

E = ((kq1 q2) / r2 )/q1

E = (k q) / r



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Intensidad del Campo Elctrico - Problemas10.

.- na carga e prue a e rec e unafuerza horizontal hacia la derecha de 2 X 104 N.Cul es el valor de la intensidad del campoelctrico en el unto donde est colocada la car ade prueba?

9.- Una carga de prueba de 2 C se sita en un

tiene un valor de 5 X 102 N/C. Cul es el valor de la

fuerza que acta sobre ella?10.- Calcular el valor de la intensidad del campoelctrico a una distancia de 50 cms. de una carga de4 C.

Campo elctrico

11.- La intensidad del campo elctrico producido por una carga de 3 Cen unpunto determinado tiene un valor de 6 X 106 N/C. A qu distancia del puntoconsiderado se encuentra la carga?



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Intensidad del Campo Elctrico - Problemas10.

.- na es era met ca, cuyo metro es e cm, esta e ectr za a con unacarga de 8 Cdistribuida uniformemente en su superficie. Cul es el valor de laintensidad del campo elctrico a 8 cm de la superficie de la esfera?



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Potencial Elctrico11.

o a carga e ctr ca, pos t va o negat va, t ene una energ a potenc a e ctr cadebido a su capacidad para realizar trabajo sobre otras cargas. Cuando una cargaes positiva se dice que tiene un potencial positivo y si es negativa se dice quetiene un otencial ne ativo no obstante existen muchos casos en los cuales estaregla no se cumple, por eso es preferible definir los potenciales positivo y negativo

de la siguiente manera: Un potencial es positivo si al conectar un cuerpo atierra, por medio de un conductor elctrico, los electrones fluyen desde el

en direccin inversa. En esta definicin se considera que el potencialelctrico de la tierra es cero.



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na carga pos t va entro e un campo e ctr co t ene ten enc a a esp azarse elos puntos donde el potencial elctrico es mayor hacia los puntos donde ste esmenor. Si la carga es negativa la tendencia de su movimiento es de los puntos demenor a los de ma or otencial elctrico.

Por definicin: El potencial elctrico V en cualquier punto del campo elctrico esigual al trabajo T que se necesita realizar para transportar a la unidad de carga.

V = T / qDonde:V = Potencial elctrico en el punto considerando, medido en volts (V)T = Trabajo realizado en joules (J)q = Carga transportada en coulombs (C)



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a transportar una carga asta eterm na o punto e un eterm na o punto ecampo elctrico, se realizo un trabajo muy grande se tendr un potencial elctricoaltamente positivo. Por el contrario, si en lugar de suministrar un trabajo, este secede el otencial es ne ativo de a u ue odamos hablar de otencialesnegativos y positivos.

El potencial elctrico es una magnitud escalar como lo es cualquier energa, adiferencia del campo elctrico, que como vimos es una magnitud vectorial; se

positiva en un punto determinado.

= =

Donde:V = Potencial elctrico, medido en volts (V)

Escalar vsVectorialEscalar son aquellas que solo requieren

p = Energa potencial, en joules (J)q = Carga transportada en coulombs (C)

,ejemplo: masa, potencia, energa.Vectorial son aquellas que necesitan paraser determinadas de una magnitud unadireccin un sentido e em lo:

Desplazamiento, fuerza.



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Potencial Elctrico - Problemas11.

.- ara transportar una carga e es e e

suelo hasta la superficie de una esfera cargada serealiza un trabajo de 60 X106 J. Cul es el valordel otencial elctrico de la esfera?

14.- Determina el valor de una carga transportadadesde un punto a otro al realizarse un trabajo de 10 ,

V.

15.- Una carga de 7 C se coloca en undeterminado punto de un campo elctrico y adquiereuna energa potencial de 63 X 106 J. Cul es elvalor del potencial elctrico en ese punto?

Potencial Elctrico

16.- Determina el valor del potencial elctrico a una distancia de 10 cms de unacarga puntual de 8 nC.



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Potencial Elctrico - Problemas11.

.- n con uctor es r co e cms e metro t ene una carga e n .

Calcular:a) Cunto vale el potencial elctrico en la superficie de la esfera?b Cunto vale el otencial elctrico a 30 cms de su su erficie?



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Corriente elctrica12.

a corr ente e ctr ca es e mov m ento e as cargas negat vas a trav s e un

conductor, y es estudiada por la electrodinmica.

ampo c r co

Flujo de electrones en un conductor.

Observa que el movimiento de los electrones es en direccin contraria al campo

Como los protones estn fuertemente unidos al ncleo del tomo, son los

electrones los que en realidad tienen la libertad de moverse en un material

.

conductor. Por ello en general se puede decir que la corriente elctrica se originapor el movimiento o flujo electrnico a travs de un conductor, el cual se producedebido a que existe una diferencia de potencial y los electrones circulan de una

.



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uan o cuerpos carga os con erente potenc a se conectan me ante un

alambre conductor, las cargas se mueven del punto de potencial elctrico ms altoal ms bajo, lo cual genera una corriente elctrica instantnea que cesar cuandoel volta e sea i ual en todos los untos. En caso de lo rar mantener en formaconstante la diferencia de potencial entre los cuerpos electrizados, el flujo de

electrones ser continuo..

La corriente continua o directa se origina cuando el campo elctrico permanece

constante, esto provoca que los electrones, se muevan siempre en el mismo, .

La corriente alterna se origina cuando el campo elctrico cambiaalternativamente de sentido, por lo que los electrones oscilan de un lado a otro del

conductor as en un instante el olo ositivo cambia a ne ativo viceversa.Cuando el electrn cambia de sentido, efecta una alternancia, dos alternanciasconsecutivas constituyen un ciclo. El numero de ciclos por segundo recibe elnombre de frecuencia or lo eneral es de 60 ciclos/se undo ara la corriente

alterna.Ing. Humberto Jimnez [email protected] [email protected] Fsica para Ingeniera31


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n ens a e a corr en e e c r ca.

La intensidad de la corriente elctrica es la cantidad de carga elctrica que pasapor cada seccin de un conductor en un segundo, por lo tanto:

qI=

Donde:

I= Intensidad de la corriente elctrica en C/s (ampere (A)).q= arga e ctr ca que pasa por ca a secc n e un con uctor en cou om s .

t= Tiempo que tarda en pasar la carga qen segundos (s).

La unidad empleada en el SI para medir la intensidad de la corriente elctrica es elampere (A), por definicin equivale al paso de una carga de un coulomb a travs de

una seccin de un conductor en un segundo. Se usa mas frecuentemente elmiliampere que es igual a 1 x 103 A.

1 ampere = 1 coulomb/ 1 segundo



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Corriente elctrica - Problemas12.

.- eterm na a ntens a e a corr ente e ctr ca

en un conductor cuando circulan 86 coulombs poruna seccin del mismo en una hora, dar el resultadoen am eres miliam eres.

19.- La intensidad de la corriente elctrica en uncircuito es de 13 mA. Cunto tiempo se requiere

Expresar el resultado en horas.

20.- Cuntos electrones pasa cada segundo poruna seccin de un conductor donde la intensidad dela corriente es de 5 A?

Corriente Elctrica



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Resistencia elctrica13.

o os os mater a es presentan c erta opos c n a u o e e ectrones o corr ente

elctrica, pero unos obstruyen la circulacin ms que otros. Por definicin, laresistencia elctrica es la oposicin que presenta un conductor al paso de lacorriente o flu o de electrones.La corriente elctrica circula con relativa facilidad en los metales por lo que se les

denomina conductores. En cambio existen otros materiales como el hule, madera,vidrio, porcelana entre otros, que presentan gran dificultad para el paso de la, .

Los alambres de conexin en los circuitos casi siempre estn protegidos con huleo algn recubrimiento aislante plstico a fin de evitar que la corriente pase de unalambre a otro al ponerse en contacto.

Conductoresaislados



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Naturaleza del conductor.Depende de las propiedades del metal del cual esta

,menor resistencia al paso de la corriente.

Longitud del conductor.

Factores queinfluyen en la

resistencia del

A mayor longitud mayor resistencia.

Seccin o rea transversal.Al du licar la su erficie de la seccin transversal secon uc or reduce la resistencia.

Temperatura.

proporcionalmente a la temperatura.Para el carbn la resistencia disminuye alincrementar su temperatura.

Ing. Humberto Jimnez [email protected] [email protected]

35 Fsica para Ingeniera


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a res stenc a que correspon e a ca a mater a rec e e nom re e res s enc aespecfica o resistividad ( ). La resistividad de una sustancia a una determinadatemperatura, est definida como la resistencia de un alambre de dicha sustanciade 1 m. de lar o 1 m2 de seccin trasversal

Resistividad de algunos metales A medida que la resistividad aumentade un alambre disminu e su

Plata 1.06 X 108

Cobre 1.72 X 108

capacidad de conducirla corrienteelctrica. Por ello, la conductividad

( ) se emplea para especificar laum n o .

Platino 11.05 X 108

Mercurio 94.10 X 108

conducir la corriente y se define comola inversa de la resistividad.

adresistividdadconductivi

1=

1=Por lo tanto

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36 Fsica para Ingeniera


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a un a emp ea a para me r a res stenc a e ctr ca es e o m , en onor a

fsico alemn George Simon Ohm. El ohm se define como la resistencia opuesta auna corriente continua de electrones por una columna de mercurio a 0C de 1mm2

de seccin transversal 106.3 cm. de lar o.En el Sistema Internacional (SI) la unidad de resistencia es el volt/ampere, por lo

tanto un ohm es la relacin entre estos.V1

A1=

La resistencia de un alambre conductor a una determinada temperatura es

seccin transversal, por lo que podemos expresar:

Donde:

AR = R = Resistencia del conductor en ohms ().

= Resistividad del material del conductor en m.L = Longitud del conductor en metros (m).

= .



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ar ac n e a res s enc a con a empera ura.

Si se desea calcular la resistencia de un conductor auna cierta temperatura y se conoce su resistencia auna tem eratura de 0C odemos utilizar la si uiente

Coeficiente detemperaturas

Sustancia en C1

frmula. Acero 3.0 X 103

Plata 3.7 X 103Cobre 3.8 X 103( )tRRt += 10

Rt = Resistencia del conductor en ohms () a cierta

temperatura.

Platino 3.9 X 103

Hierro 5.1 X 103

Nquel 8.8 X 1030 .= Coeficiente de temperatura de la resistencia de

material.t = Temperatura del conductor en C.

Carbn -5.0 X 104

En el caso de los metales, es mayor que cero, pues su resistencia aumenta conla temperatura. En cambio para el carbn, silicio y germanio el valor de esnegativo, porque su resistencia elctrica disminuye con la temperatura. Unaap cac n prac ca se ene en a cons rucc n e erm me ros e res s enc autilizados para medir altas temperaturas.



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Resistencia elctrica - Problemas13.

.- eterm nar a res stenc a e ctr ca e un

alambre de cobre de 2km de longitud y 0.8mm2 derea en su seccin transversal a 0C.

22.- La resistencia de un alambre de cobre es de

15 a 0C, calcular su resistencia a 60C.

.-de 8 a 150C, calcula su resistencia a 400 C.

Resistencia Elctrica



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Ley de Ohm14.

eorge mon m, o servo que s aumenta a erenc a e potenc a en un

circuito, mayor es la intensidad de la corriente elctrica, tambin comprob que alincrementar la resistencia del conductor, disminuye la intensidad de la corrienteelctrica. Con base en lo anterior en 1827 enuncio la si uiente le ue lleva sunombre: La intensidad de la corriente elctrica que pasa por un conductor en

un circuito es directamente proporcional a la diferencia del potencial a susextremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

IRV

R

VI ==

Donde:

= erenc a e po enc a ap ca o a os ex remos e con uc or en vo sR = Resistencia del conductor en ohms ().I = Intensidad de la corriente que circula por el conductor en amperes (A).


O


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Ley de Ohm14.

espe amos a res stenc a e a expres n matem t ca e a ey e o m,

tenemos que:V

R =

Con base en lo anterior la ley de ohm se define a la unidad de resistencia elctricacomo: La resistencia de 1 ohm, si existe una corriente de un ampere cuando se

.

A

V

amperesenI

voltsenVohmsenR == 1

)(

)()(

Cabe sealar que la ley de ohms presenta algunas limitaciones como:a) Se puede aplicar a los metales, mismos que reciben el nombre de

conductores hmicos, pero no as al carbn y semiconductores, que sellaman conductores no hmicos, ya que no siguen la ley de ohm pues suresistencia no permanece constante cuando se aplican voltajes diferentes.

b) Se debe considerar que la resistencia cambia con la temperatura, ya que.

c) Algunas aleaciones conducen la carga mejor en una direccin que en otra.Ing. Humberto Jimnez [email protected] [email protected] Fsica para Ingeniera41

L d Oh P bl


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Ley de Ohm - Problemas14.

.- eterm nar a ntens a e a corr ente e ctr ca

a travs de una resistencia de 30 al aplicarle unadiferencia de potencial de 90 V.

25.- Un tostador elctrico tiene una resistencia de

15 cuando est caliente. Cul ser la intensidadde la corriente que fluir al conectarlo a una lnea de.

26.- Un alambre conductor deja pasar 6 A alaplicarle una diferencia de potencial de 110 V. Cules el valor de su resistencia?

27.- Calcula la diferencia de potencial aplicada a unaLey de Ohm

, .


Ci i l i15


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Circuitos elctricos15.

n c rcu to e ctr co es un s stema en e cua a corr ente uye por un con uctor en

una trayectoria completa, es decir, cerrada, debido a una diferencia de potencial.

+-I

I I

I

n oco conec a o a una p a por me o eun alambre conductor, es un ejemplo de

circuito bsico

epresen ac n s m ca e vo a e, acorriente y la resistencia.

En cualquier circuito elctrico por donde se desplacen los electrones a travs de


una trayectoria cerrada, existen los siguientes elementos fundamentales: oltaje,Corriente y Resistencia.

Ci it l t i15


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e ce que e c rcu to est cerra o cuan o a corr ente e ctr ca c rcu a en to o e

sistema y abierto cuando no circula por l. Para abrir o cerrar un circuito seemplea un interruptor

,paralelo y mixto. En serie, los elementos

conductores estn unidos uno a continuacin delotro, por lo que toda la corriente elctrica debede circula a travs de cada uno de los elementossi se abre el circuito en cualquier parte se

interrumpe la corriente totalmente. La intensidad.

Para encender la luz, el circuito de energase cierra (se juntan los conductores en elinterruptor), al apagar la luz el circuito de

ener a ueda abierto se se aran los


conductores en el interruptor).

Ci it l t i15


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n un c rcu to para e o, os e ementos con uctores

se halan separados en 2 o mas ramificaciones y lacorriente elctrica se divide en forma paralela entrecada uno de ellos as al abrir el circuito en cual uierparte, la corriente no ser interrumpida en los

dems.

En la conexin en serie, circula la misma corriente en cada foco, la corrienteelctrica es la misma en cualquier parte del circuito en serie. Si se retira cualquier

foco de su lugar el circuito queda abierto y se corta la corriente.En paralelo, la corriente se divide y pasa en cantidades iguales a travs de cadafoco, si ambos son del mismo valor.


Ci it l t i15


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n c rcu o m x o t ene e ementos con uctores conecta os tanto en ser e como

en paralelo.

Circuito Mixto


Ci it l t i15


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Conexin de resistencias en serie.Al conectar 2 o ms resistencias en serie, se puede calcular la resistenciaequivalente de la combinacin, la cual por definicin, es aquella que presenta lamisma oposicin al paso de la corriente que presentan las de ms resistencias

conectadas y que por lo tanto puede sustituir a todas las resistencias del circuito.Podemos utilizar la siguiente expresin matemtica:

ne RRRR +++= K21

Donde:

K+++= 321 VVVV

De acuerdo con la ley de Ohm,Re = Es la resistencia Equivalente.R1 + R2 ++ Rn = es la suma del valorde cada resistencia conectadas en

resistencia.

332211;; IRVIRVIRV ===

.El voltaje se reparte entre cada una delas resistencias del circuito, por lo que

Por lo tanto:

IRIRIRV ++=


primera y la ultima resistencia es:

Circ itos elctricos15


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Conexin de resistencias en paralelo.Cuando las resistencias se conectan en paralelo sus terminales se unen en 2bordes (externos) comunes que se enlazan a la fuente de energa o voltaje. Enesta conexin la corriente elctrica se divide en cada una de las ramificaciones o

derivaciones del circuito y depender del numero de resistencias que se conectenen paralelo, de tal manera que una resistencia se desconecta las dems seguirn.

Respecto al voltaje, el valor es igualpara cada resistencia conectada enaralelo, or lo ue:

Se puede calcular la resistenciaequivalente de 2 o ms resistenciasconectadas en aralelo con la

1111+++= K De acuerdo con la ley de Ohm:

siguiente expresin.321

;; VVVVVV ===

ne

La corriente total del circuito paraleloser igual a

3

3

2

2

1

1 ;;R

IR

IR

IR

I ====

Por lo tanto


K+++=

321 IIII 321 RRRI ++=

Circuitos elctricos15


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De lo anterior podemos decir que: ++= 321 RRRVI = eR

VI

Conexin mixta de resistencia.Cuando se tiene una conexin mixta de resistencias, significa que estn

agrupadas tanto en serie como en paralelo. La forma de resolvermatemticamente estos circuitos es calculando parte por parte las resistencias, ,

se simplifique el circuito hasta encontrar el valor de la resistencia equivalente detodo el sistema elctrico.

En el circuito mixto de la izq. podemos

R1 R2

R3 R4 R5

empezar reso v en o os grupos 1 y 2; 6 yR7; R8, R9 y R10 encontrando la resistenciaequivalente en serie, luego la resistenciaequivalente en paralelo de Re1,2, R4 y Re6,7,

R6 R7

R8 R9 R10

para ntegrar una res stenc a equ va ente enserie con R3 y R5, el resultado de esta servirpara sacar finalmente la resistenciaequivalente en paralelo con Re8,9,10 y que


ser a a res stenc a equ va ente e to o ecircuito.



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.- a cu a a res stenc a equ va ente e tres

resistencias cuyos valores son: R1 = 2 , R2 = 5 ,R3 = 7 .En serie en aralelo.

29.- Calcula el valor de la resistencia que se debede conectar en paralelo con una resistencia de 10

reduzca a 6 .

30.- Calcular la resistencia equivalente de 4resistencias cuyos valores son: R1 = 10 , R2 = 20, R3 = 25 , R4 = 50 .En serie y en paralelo. Dibuja el diagrama para los 2

Circuitos elctricos

.31.- Dos focos, uno de 70 y otro de 80 , se conectan en serie con unadiferencia de potencial de 120 V.


.

circuito. Determinar la cada de voltaje o tensin en cada resistencia.



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32.- Una plancha elctrica de 60 se conecta en paralelo a un tostador elctricode 90 con un voltaje de 120 V.Representar el circuito elctrico, Determinar el valor de la resistencia equivalentedel circuito. Calcular la intensidad de la corriente que circula por el circuito.

Calcular el valor de la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia.

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