POTENCIAL ELECTRICO

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo

que debe realizar una fuerza eléctrica para

mover una carga positiva q desde la referencia

hasta ese punto, dividido por unidad de carga de

prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que

debe realizar una fuerza externa para traer una

carga unitaria q desde la referencia hasta el

punto considerado en contra de la fuerza

eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

Considérese una carga de prueba

positiva, la cual se puede utilizar para hacer

el mapa de un campo eléctrico. Para tal

carga de prueba localizada a una distancia r

de una carga q, la energía potencial

electrostática mutua es:

De manera equivalente, el potencial

eléctrico es:

=

Diferencia de Potencial eléctrico

Considérese una carga de prueba positiva

en presencia de un campo eléctrico y que

se traslada desde el punto A al punto B

conservándose siempre en equilibrio. Si se

mide el trabajo que debe hacer el agente

que mueve la carga, la diferencia de

potencial eléctrico se define como:

El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo. En

estos casos el potencial eléctrico en B será

respectivamente mayor, menor o igual que el

potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la

diferencia de potencial que se deduce de la

ecuación anterior es Joule/Coulomb y se

representa mediante una nueva unidad, el

voltio, esto es:

Dos cargas en la misma posición tienen dos veces

más energía potencial que una sola; tres cargas

tendrán el triple de energía potencial; un grupo de

diez cargas tendrán diez veces más energía

potencial, y así sucesivamente.

Existe el potencial debido a una carga puntual la

cual se representa:

Donde:V: potencial eléctrico, Voltio

q: carga eléctrica, Coulomb

r: distancia entre la carga generadora del campo y el punto de estudio

ϵ: constante de permitividad eléctrica del medio,

LA CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga

por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe

a un movimiento de los electrones a través de un

circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del

polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro

de fuerza electromotriz (FEM). En el Sistema

Internacional de Unidades se expresa en C·s-1

(culombios sobre segundo), unidad que se denomina

amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de

un movimiento de cargas, produce un campo

magnético, lo que se aprovecha en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la

corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en

amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con

el conductor cuya intensidad se desea medir.

Requisitos para que circule la corriente eléctrica

Para que una corriente eléctrica circule por un

circuito es necesario que se disponga de tres

factores fundamentales:

1. Fuente de fuerza

electromotriz (FEM).

2. Conductor.

3. Carga o resistencia

conectada al circuito. 4.

Sentido de circulación de

la corriente eléctrica.

1. FEM: Por ejemplo una batería o generador, capaz de

poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando

se cierre el circulo eléctrico.

2.Un camino para que los electrones vayan del polo

– al polo + ininterrumpidamente, un ejemplo seria el

cable metálico de cobre.

3. Un consumidor conectado al circuito que

ofrezca resistencia al paso de la corriente

eléctrica, por ejemplo un bombillo o

cualquier aparato que funcione con

corriente eléctrica.

Cuando la carga circula normalmente por un

circuito es un “Circuito Eléctrico Cerrado”

Y cuando la circulación de electrones se interrumpe

tenemos un “Circuito Eléctrico Abierto”

Intensidad de la corriente eléctrica

La intensidad del flujo de los electrones de una corriente

eléctrica depende del Voltaje (V) que se aplique y de la

Resistencia (R) .

Analogía hidráulica. El tubo del

depósito "A", al tener un diámetro

reducido, ofrece más resistencia a la

salida del líquido que el tubo del

tanque "B", que tiene mayor

diámetro. Por tanto, el caudal o

cantidad. de agua que sale por el

tubo "B" será mayor que la que sale

por el tubo "A".

La intensidad de la corriente eléctrica se designa con la letra ( I ) y

su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI ) es el

ampere (llamado también “amperio”), que se identifica con la letra

( A ).

Definición del ampere

Un ampere ( 1 A ) se define como la corriente que

produce una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se

aplica a una resistencia de un ohm ( 1 ).

Un ampere equivale una carga eléctrica de un

coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un

circuito eléctrico,por tanto, la intensidad ( I ) de

una corriente eléctrica equivale a la cantidad de

carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un

circuito cerrado en una unidad de tiempo.

MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA

CORRIENTE ELÉCTRICA O

AMPERAJE

La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un

miliamperímetro, conectado en serie en el propio circuito eléctrico.

Para medir ampere se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de ampere se emplea el miliamperímetro.

La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se puede medir por medio de un

amperímetro conectado en serie con el circuito o mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de

gancho. Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un multímetro que mida miliampere

(mA).

Amperímetro de

ganchoMultímetro

digital

Multímetro

analógico

El ampere como unidad de medida se

utiliza, fundamentalmente, para medir la corriente

que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la

industria, o en las redes eléctricas

doméstica, mientras que los submúltiplos se

emplean para medir corrientes de poca intensidad

que circulan por los circuitos electrónicos.

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes

son: corriente directa (CD) o continua y corriente

alterna (CA). La corriente directa circula siempre en

un solo sentido, es decir, del polo negativo al

positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM)

que la suministra. Esa corriente mantiene siempre

fija su polaridad, como es el caso de las

pilas, baterías y dinamos.

Gráfica de una corriente

directa (C.D.) o continua

(C.C.).

Gráfica de la sinusoide

que posee una corriente

alterna (C.A.).

La corriente alterna se diferencia de la directa en

que cambia su sentido de circulación

periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto

ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz)

tenga esa corriente . A la corriente directa (C.D.)

también se le llama "corriente continua" (C.C.).

La corriente alterna es el tipo de corriente más

empleado en la industria y es también la que

consumimos en nuestros hogares. La corriente

alterna de uso doméstico e industrial cambia su

polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces

por segundo, según el país de que se trate. Esto se

conoce como frecuencia de la corriente alterna.

El Sistema Internacional de Medidas (SI) estableció

oficialmente como “ampere” el nombre para designar

la unidad de medida del amperaje o intensidad de la

corriente eléctrica, en algunos países de habla hispana

se le continúa llamando “amperio”.

El ampere recibe ese nombre en honor al físico y

matemático francés André-Marie Ampere (1775 –

1836), quién demostró que la corriente eléctrica, al

circular a través de un conductor, producía un campo

magnético a su alrededor. Este físico formuló también

la denominada “Ley de Ampere”.

LA FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM)

Es la energía proveniente de cualquier

fuente, medio o dispositivo que suministre corriente

eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una

diferencia de potencial entre dos puntos o polos

(uno negativo y el otro positivo) de dicha

fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las

cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.

POTENCIAL ELÉCTRICO Y

LA CORRIENTE ELÉCTRICA

EJEMPLOS DE LA CORRIENTE

ELÉCTRICA

La energía potencial del sistema es igual al trabajo

realizado en contra de las fuerzas eléctricas al

mover la carga +q desde el infinito a ese punto.

EJEMPLOS DE LA CORRIENTE

ELÉCTRICA

Ejemplo:

Una carga de +2 µC está separada 20 cm de otra

carga de +4 µC. a) ¿Cuál es la energía potencial

del sistema? B) ¿Cuál es el cambio de energía

potencial si se mueve la carga de 2 µC a una

distancia de 10 cm de la carga de +4 µC?

Solución a) La energía potencial a 20 cm se

encuentra a partir de la ecuación (32-5)

P.E= = (9X 10)^9 NXm^2/C^2)(4X10^-6C)(2X10^-

9C)/ 0.2 m

=36X10^-5 J

Solución B) La energía potencial a la distancia de 8 cm

es

P.M= kQq/ r

=(9X10 ^9 NXm^2/C^2)(4X10^-6C)(2X10^-9C)/ 0-08m

=90X 10^-5 J

Considérense los puntos A y B y una carga puntual q tal

como muestra la figura. Según se muestra, apunta a la

derecha y , que siempre está en la dirección del

movimiento, apunta a la izquierda. Por consiguiente:

Ahora bien, al moverse la carga una trayectoria dl hacia

la izquierda, lo hace en la dirección de la r decreciente

porque r se mide a partir de q como origen. Así pues:

Por lo cual:

Combinando esta expresión con la de E para una carga

punto se obtiene:

Escogiendo el punto de referencia A en el infinito, esto

es, haciendo que , considerando que en ese sitio y

eliminando el subíndice B, se obtiene: