Corriente elctrica cargas en movimiento 1 2 Corriente

Corriente eléctrica cargas en movimiento 1

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Corriente continua – corriente alterna 3

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cargas en movimiento corriente eléctrica estado estacionario corriente continua conductores metálicos 5

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Generador (batería, pila) ¿unidades? + 7

Conductor i + E=0 + i i + batería i V - i + E en el conductor ¿Qué es i ? (intensidad de corriente) cantidad de carga que pasa por un determinado plano del conductor por unidad de tiempo 8

La dirección de la corriente es la de las cargas positivas, si bien los transportadores de corriente son los electrones que se mueven en la dirección contraria a la corriente i + + i i + batería - i + electrones 9

Por conservación de la carga: i 1 Nodo i 2 i 3 Corrientes que llegan al nodo positivas, salientes negativas es un vector o un escalar? escalar i 1 i 2 i 1 + i 3 = i 2 i 3 10

Unidad de corriente: Amper (A), unidad básica del SI Definición: Es la corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos, infinitamente largos, de sección circular despreciable, en el vacío y separados por 1 m; produce sobre cada conductor una fuerza de 2 x 10 -7 N por metro de longitud. se entenderá mejor al estudiar electromagnetismo, dentro de un par de semanas 1 m F = 2 x 10 -7 N 11

Si interesa estudiar el flujo de carga dentro de un conductor (flujo que va de la carga + a la carga - ), el mismo se puede describir utilizando la DENSIDAD DE CORRIENTE (J) i E + e J + + + 12

Resistencia y resistividad Cu V i. Cu ividrio ¿por qué? V RCu Rvidrio (definición de resistencia) 13

Resistencias ¿Cómo se simboliza la resistencia en un circuito? R = Vab / i 14

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La resistividad ( ) de un determinado material se define como: unidades de E unidades de J = V/m A /m 2 = V A m = . m La conductividad ( ) de un determinado material se define como la inversa de la resistividad: 16

plata 1, 62 x 10 -8 cobre 1, 69 x 10 -8 aluminio 2, 75 x 10 -8 tungsteno 5, 25 x 10 -8 hierro 9, 68 x 10 -8 platino 10, 6 x 10 -8 Semiconductores silicon 2, 5 x 103 puro silicon tipo 8, 7 x 10 -4 n silicon tipo 2, 8 x 10 -3 p Aislantes Resistividad (. m) de algunos materiales a temperatura ambiente (20ºC) La resistividad es una propiedad del material. La resistencia es una propiedad del objeto. 17

Ley de Ohm Un dispositivo cumple con la “Ley de Ohm” cuando la corriente conducida es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada. La resistencia del dispositivo es independiente de la magnitud y de la polaridad de la diferencia de potencial aplicada. 18

(definición de resistencia) R f ( V, polaridad) Cuando responde a la Ley de Ohm. Un material conductor obedece la Ley de Ohm cuando la resistividad del material es independiente de la magnitud y dirección del campo eléctrico aplicado No es realmente una ley, pero se llama así por costumbre 19

Resistencias en serie: Resistencias en paralelo: 20

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La resistencia equivalente de varias resistencias en serie se halla sumando las resistencias individuales La inversa de la resistencia equivalente de varias resistencias en paralelo se halla sumando las inversas de las resistencias individuales 22

i 1 i i 2 R 1 + - Ejemplo R 2 i 2 -4 i 4 R 4 2 -4 R 2 R 3 i 3 23

i 1 i i 2 R 1 i R 2 Re i + - i 2 -4 i 4 + - R 4 2 -4 R 2 R 3 i 24

V i Req 25

Vab R 1 i i 1 i R 2 a i 2 b R 3 i 3 26

i R 1 V > R 3 R 2 V > V 27

Va - + Vb Va 28

Serie Req = Ri Resistencia equivalente: Paralelo 29

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¿Qué significa resolver un circuito? Determinar los valores de todas las FEM, todas las resistencias y todas las intensidades de corriente, del circuito. Por conservación de la carga: i 1 REGLA DE LOS NODOS i 2 i 3 Se obtienen ecuaciones independientes aplicándola a (N – 1) nodos 34

Para un circuito de una sola malla i 1 V i Req i R 1 + - a i 2 -4 R 3 R 2 -4 b i 3 Cuando las resistencias están en serie la intensidad que circula por cada una de ellas es constante (conservación de la carga) V = i 1 R 1 V = i 3 R 3 Vab = i R 2 -4 35

i Vab = i R 2 -4 i i 2 a R 1 + - R 2 i 4 R 2 R 3 i Las resistencias están en paralelo cuando la diferencia de potencial es la misma a lo largo de cada resistencia, y de la resistencia equivalente. b circulando por R 4 Vab = i 4 R 4 circulando por R 2 Vab = i 2 R 2 i - i 2 - i 4 = 0 36

Para el ejemplo anterior: i i i 2 a R 1 + - R 2 i 4 R 2 R 3 b 1 er paso: hallar la resistencia equivalente 2 -4 i 37

i 1 i i 2 R 1 + - R 2 i 2 -4 i 4 R 4 2 -4 R 2 R 3 i 3 2 do. paso: hallar la resistencia equivalente de las resistencias en serie (1, 3 y 2 -4) 38

i i i 2 Re + - i 3 er. paso: hallar la corriente que circula por la resistencia equivalente del circuito i 4 to. paso: dibujar el circuito anterior 39

i 1 i i 2 R 1 + - R 2 i 2 -4 i 4 R 4 2 -4 R 2 R 3 i 3 40

siguientes pasos: dibujar el circuito anterior, hasta llegar al circuito original i i i 2 a R 1 + - R 2 i 4 R 2 R 3 i b 41

Para circuitos que no pueden resolverse simplemente hallando la resistencia equivalente 1 r 1 REGLAS DE KIRCHHOFF r 2 REGLA DE LOS NODOS (puntos en los que se encuentran tres o más conductores) 2 R REGLA DE LAS MALLAS La suma algebraica de las diferencias de potencial en cualquier trayectoria cerrada es cero Nota: Fe es conservativa 42

Va - + Vb Va 43

conservación de la carga conservación de la energía ¿Cuántos nodos me proveerán ecuaciones independientes? Número de nodos - 1 Se pueden hallar tantas incógnitas como ecuaciones se tengan 44

Pautas para resolver los problemas 1. Realizar un diagrama completo del circuito 2. Suponer una dirección para la corriente en cada resistencia del circuito y señalarla en el diagrama 3. Comenzando en cualquier parte del circuito desplazarse a lo largo de una malla, sumando o restando fems y términos i. R a medida que se los encuentra Convenciones de signos: si este es el sentido del recorrido la fem es positiva si este es el sentido del recorrido la fem es negativa + - i R i i. R negativa R i. R positiva la línea roja indica el sentido de recorrido de la 45 malla

1 r 1 i 1 i 3 R 1 2 r 2 i 2 R 3 R 2 i 1 i 2 malla 1 - i 3 R 3 + malla 2 1 - i 1 r 1 - i 1 R 1= 0 - i 3 R 3 - i 2 r 2 - i 2 R 2 = 0 i 1 + i 2 – i 3 = 0 Aquellas intensidades que resulten (de los cálculos) negativas, tienen el sentido contrario al supuesto 46

1 r 1 a i 1 i 3 R 1 2 r 2 i 2 R 3 R 2 i 1 Vab = - i 2 R 2 + i 1 R 1 = - i 2 R 2 - i 3 R 3 + 1 - i 1 r 1 i 2 b Se comienza en b en cualquier sentido 47

Circuito RC El circuito está abierto por la llave S El capacitor está descargado. Se cierra el circuito. Hay una caída de potencial en R y carga en el capacitor. 48

t=0 se cierra el interruptor S. ¿La corriente que circula es constante? 49

Gráfico de i = f(t) La corriente disminuye en el factor 1/e en el tiempo t=tc=RC 50

Un condensador en paralelo con R el condensador descargado, el interruptor abierto. t = 0 no existe caída de potencial en el condensador (Q=0) y se puede reemplazar por un alambre de resistencia cero. A tiempo grande el condensador está totalmente cargado, no circula por él corriente, puede reemplazarse por un circuito abierto. 51

Carga de un capacitor en función del tiempo. Después de un tiempo t=tc la carga es el 63% de su valor final. En línea de trazos se muestra la situación si la velocidad de carga fuese constante e igual a su valor inicial 52

La carga del capacitor disminuye en el factor 1/e en el tiempo tc = RC. La constante de tiempo tc es también el tiempo en el que el capacitor se descargaría completamente si la velocidad de descarga fuese constante (línea a trazos) 53

Con que instrumento se mide la corriente que circula por un circuito? AMPERIMETRO Con que instrumento se mide la diferencia de potencial (ddp) entre dos puntos de un circuito? VOLTIMETRO MULTIMETROS analógico digital 54

El amperímetro sirve para medir intensidad de corriente y se coloca en serie en el circuito El voltímetro sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito y se coloca en paralelo en el circuito. V ¿Qué valores (altos o bajos) deberán tener las resistencias internas de ambos aparatos? 55

GALVANOMETRO resistencia interna i G instrumento muy sensible al paso de corriente Rparalelo es pequeña 56

i. G 1 A i. P 57

GALVANOMETRO resistencia interna i G instrumento muy sensible al paso de corriente Rs Voltímetro Rserie es grande 58

Rs Voltímetro A R B 59

oposición en serie: suma algebraica en paralelo, iguales y polos iguales unidos : misma fem 60

Potencia eléctrica Potencia = trabajo realizado tiempo que se tardó en realizarlo P = V. i = energía eléctrica tiempo (en watts) La potencia nos indica la velocidad con que una batería u otro dispositivo transfiere energía eléctrica. 61

P = V. i para una resistencia que cumpla la ley de Ohm P = R. i 2 V 2 P= R se aplican sólo en las resisten cias 62

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