ELECTRICIDAD

1. ELECTRICIDAD

2. CORRIENTE ELÉCTRICA • El potencial eléctrico (o voltaje), es el responsable del flujo de cargas por un conductor (corriente eléctrica). • Este flujo esta restringido por la resistencia que encuentra el flujo en los conductores.

3. Cuando el flujo se lleva a cabo en una sola dirección se llama corriente continua o directa (cc o cd) • Cuando el flujo va y viene decimos que se trata de una corriente alterna (ca).

4. FLUJO DE CARGA • Cuando los extremos de un conductor están sometidos a potenciales eléctricos distintos fluye carga de un extremo a otro. Las cargas libres bajo la acción de campos eléctricos son capaces de moverse de un punto a otro. Lo mismo sucede dentro de un conductor que entre sus extremos se aplica un campo eléctrico. E e e e Conductor metálico

5. En un circuito eléctrico el sentido del campo está dirigido del polo más alto ( designado con el símbolo +) al polo más bajo ( designado con símbolo - ) - E + En las pilas, baterías etc. es fácil distinguir el polo negativo del positivo +

6. CORRIENTE EN LOS METALES En un conductor sólido el flujo de cargas se debe al movimiento de los electrones libres ubicados en las órbitas más lejanas del núcleo. El movimiento de los electrones, es en sentido contrario al campo. E

7. La rapidez de desplazamiento de cada electrón es de unos pocos mm/s, pero el efecto total del desplazamiento de la corriente alcanza valores cercanos a la velocidad luz. Movimiento de electrones Conductor + Potencial bajo Potencial alto

8. La carga fluye cuando existe una diferencia de potencial (diferencia de voltaje) entre los extremos de un conductor. • El flujo de carga continúa hasta que ambos extremos alcanzan el mismo potencial. Si no hay diferencia de potencial, no hay flujo de carga por el conductor.

9. El esquema siguiente explica con una analogía hidráulica dos sistemas. BATERIA

10. RED DOMICILIARIA

11. La corriente eléctrica se mide en ampere cuyo símbolo como unidad del SI es A. • Un ampere es el flujo de carga igual a 1 Coulomb por segundo. Observación. La carga neta en un conductor es cero, esto es, el conductor en todo momento es un cuerpo neutro.

12. OTRAS UNIDADES 1 A = 1• 103 mA (miliampere) 1 A = 1 • 10 6A (microampere)

13. FUENTE DE VOLTAJE (V) • La carga no fluye mientras no exista una diferencia de potencial. • Los dispositivos para mantener esta diferencia de potencial se conocen con el nombre de fuente de voltaje o fem (fuerza electromotriz).

14. Las fuentes de voltaje (conocidas también como fuentes de poder) proporcionan la “presión eléctrica” necesaria para desplazar los electrones entre las terminales de un circuito

15. FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) Los generadores, pilas etc. entregan a las cargas una cantidad de energía necesaria para movilizarlas. Esa energía entregada por unidad de carga que recorre el circuito se denomina fuerza electromotriz. F.e.m

16. RESISTENCIA ELÉCTRICA • La cantidad de corriente que fluye por el circuito depende: • Del voltaje que suministra la fem. • De la resistencia que opone el conductor al flujo de carga (resistencia eléctrica).

17. La resistencia de un cable depende de la conductividad del material del que está hecho y también del espesor y de la longitud del cable Para una presión dada pasa más agua por un tubo grande que por uno pequeño. Análogamente para un voltaje dado, pasa más corriente por un cable de diámetro grande que por uno de diámetro pequeño.

18. La resistencia eléctrica es menor en los cables gruesos que en los delgados. • Los cables largos oponen más resistencia que los cortos.

19. La resistencia depende de la temperatura. En la mayoría de los casos, un aumento de la temperatura se traduce en un incremento en la resistencia del conductor. • La resistencia de ciertos materiales se hace cero a temperaturas muy bajas.

20. La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms () en honor a Gerg Simon Ohm, físico alemán que estudio el efecto de la resistencia del cable en la corriente. Experimentalmente se ha encontrado que la resistencia de un conductor es: : Cualidad del conductor L: Largo del conductor A: Sección transversal del conductor

21. LEY DE OHM Ohm descubrió que la cantidad de corriente que pasa por por un circuito es directamente proporcional la diferencia de potencial entre sus terminales e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.

22. Esta relación entre voltaje, corriente y resistencia se conoce como ley de Ohm. Si representamos al voltaje por V, la corriente por I y la resistencia por R, la ley de Ohm queda expresada por: I R V1 V2

23. La relación entre las unidades en que se miden estas cantidades es: • La corriente eléctrica es inversamente proporcional a la resisitencia • La corriente eléctrica es proporcional al voltaje aplicado

25. CIRCUITOS ELECTRICOS La ley de ohm se cumple en forma muy restringida, solo para materiales conductores de especial naturaleza, en circuitos de cierta forma y para corrientes constantes. La técnica hace uso tan extenso de estos circuitos que la ley de ohm resulta de gran importancia.

26. La figura representa un circuito donde supondremos válida la ley de ohm. Con estos queremos decir que la intensidad de corriente varia proporcionalmente con la diferencia de potencial. Símbolos Fem constante (batería o pila) Interruptor de contacto Resistencia de un artefacto ri Resistencia interna de la fem

27. Las líneas continuas que unen las partes del circuito se consideran como elementos sin resistencia eléctrica. De este modo el trazo corto de B a C tiene resistencia cero. Bornes o terminales

28. SENTIDO DE LA CORRIENTE En la fem hay dos bornes uno positivo (potencial mayor) y el otro negativo (potencial menor). Se ha convenido que la corriente circula desde el polo positivo al negativo ( sentido técnico) .El sentido real o físico es: Cargas negativas que van del polo negativo al positivo. La figura muestra el Sentido técnico, usado universalmente

29. CIRUITO RESISTORES EN SERIE Las resistencias en este circuito están dispuestas en una configuración que se conoce como serie. Nótese que la corriente circula solo por un conductor continuo, no sufre bifurcaciones

30. PROPIEDADES DEL CIRCUITO SERIE • RESPECTO DE LA CORRIENTE • Se caracterizan porque la corriente es la misma en todos los componentes del circuito I: Permanece constante

31. 2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total del circuito.

32. 3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE) El voltaje registrado entre los terminales de la fem se reparte en cada una de las resistencias,incluyendo las propias de la fem.Así por la ley de ohm entre cada resistencia debe haber una caída de tensión. Se cumple que: V = vi + v1+ v2 V

33. ASOCIACIÓN DE FEM EN SERIE La fem de una batería de pilas asociadas en serie es igual a la suma de la fem de cada pila. En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 6v.

34. ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES SERIE

35. Si cerramos el circuito accionando el interruptor D, una corriente circula por el circuito. Cada carga q que atraviesa este circuito pierde energía potencial, de acuerdo a la expresión: I fem

36. Esta pérdida de energía potencial ocurre en cada resistencia. Calculando la pérdida que genera cada una de ellas, se obtiene: Vi V1 fem V2

37. Por el principio de conservación de la energía

38. En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, se cumple: fem del circuito es : Resistencia equivalente es: La resistencia equivalente en serie es siempre mayor que cualquier resistencia individual. La ley de Ohm para todo el circuito es:

39. CIRCUITOS EN SERIE • Cuando se cierra el • interruptor, las bombillas • reciben corriente de forma • inmediata. • La corriente no se apiña • en cada una sino que fluye. • Si se funde el filamento de • alguna bombilla o se • interrumpe alguna parte del • trayecto todas las bombillas • se apagan, se genera un • circuito abierto

40. La corriente dispone de un solo • camino para recorrer el circuito. • Al paso de la corriente se opone • la resistencia de cada dispositivo, • por lo que la suma de todas las • resistencias da la resistencia total. • El valor numérico de la corriente • es igual al voltaje dividido por la • resistencia total del circuito según • la Ley de Ohm. • La energía suministrada por la • fuente se reparte en partes iguales • entre los dispositivos.

41. DESVENTAJAS DEL CIRCUITO SERIE Si una parte del circuito falla, toda la corriente eléctrica cesa y el circuito detiene su movimiento. Un ejemplo claro de esto lo constituyen las luces para árboles de Navidad, en donde si se quema una luz dejan de funcionar todas las demás. Los circuitos de domiciliarios no son en serie, por eso no tenemos problemas mayores cuando se quema una ampolleta.

42. CIRUITO RESISTORES EN PARALELO La configuración de este circuito se representa en la figura. Nótese que la suma de las corrientes parciales en cada rama, es igual a la corriente total.

43. PROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELO • RESPECTO DE LA CORRIENTE • Se caracterizan porque la corriente que emerge de la fem es igual a la suma de las corrientes parciales que circula por cada rama.

44. 2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total (resistencia equivalente) del circuito.

45. 3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE) El voltaje registrado entre los terminales de la fem es el mismo que se registra entre cada una de las resistencias.

46. ASOCIACIÓN DE FEM EN PARALELO La fem de una batería de pilas asociadas en paralelo es igual a la diferencia de potencial de cada pila.En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 1,5v.

47. ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES PARALELO

49. En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, la resistencia equivalente es: La resistencia equivalente de resistores conectados en paralelo siempre es menor que la resistencia más pequeña del grupo. La ley de Ohm para todo el circuito es:

50. CIRCUITOS EN PARALELO • Cada bombilla cuenta con un • camino independiente de una • terminal de la batería a la otra. • En el diagrama hay 3 caminos • individuales, cada uno con su • bombilla. • La corriente de una bombilla • no pasa por las otras. • Un corte en uno de los caminos • no interrumpe el flujo de cargas • a los demás.