Electrodinámica
Es aquella parte de la electricidad que estudia a las cargas eléctricas en movimiento y los fenómenos que producen.
CORRIENTE ELÉCTRICA.
Es sabido que en los conductores (metales) existen cargas libres, que se mueven caóticamente debido a la agitación térmica. Para que estas cargas se muevan ordenadamente es necesaria la presencia de un campo eléctrico que los impulse, en este caso se dirá que circula una corriente eléctrica a través del conductor.
En la realidad las cargas libres en los conductores son electrones (carga negativa) que se moverán sentido contrario al campo E, sin embargo, es un hecho experimental que el movimiento de una carga negativa en un sentido, es equivalente al movimiento de una carga positiva del mismo valor en sentido contrario.
Basándonos en lo anterior supondremos de ahora en adelante que la corriente está constituida por cargas positivas, moviéndose en el sentido del campo E, esta es la llamada corriente convencional.
CORRIENTE ELÉCTRICA.
Es sabido que en los conductores (metales) existen cargas libres, que se mueven caóticamente debido a la agitación térmica. Para que estas cargas se muevan ordenadamente es necesaria la presencia de un campo eléctrico que los impulse, en este caso se dirá que circula una corriente eléctrica a través del conductor.
En la realidad las cargas libres en los conductores son electrones (carga negativa) que se moverán sentido contrario al campo E, sin embargo, es un hecho experimental que el movimiento de una carga negativa en un sentido, es equivalente al movimiento de una carga positiva del mismo valor en sentido contrario.
Basándonos en lo anterior supondremos de ahora en adelante que la corriente está constituida por cargas positivas, moviéndose en el sentido del campo E, esta es la llamada corriente convencional.
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA (I)
La corriente eléctrica en los conductores circula de lugares de mayor a lugares de menor potencial y para que halla corriente debe existir diferencia de potencial en los extremos del conductor.
La intensidad de la corriente “I” nos indica la cantidad de carga que atraviesa la sección recta del conductor en la unidad de tiempo.
I = q / t
Donde:
q = Cantidad de carga que atraviesa la sección recta del conductor.
t = tiempo transcurrido.
UNIDAD: S.I
1 coulomb/segundo = 1A (amperio).
La intensidad de la corriente “I” nos indica la cantidad de carga que atraviesa la sección recta del conductor en la unidad de tiempo.
I = q / t
Donde:
q = Cantidad de carga que atraviesa la sección recta del conductor.
t = tiempo transcurrido.
UNIDAD: S.I
1 coulomb/segundo = 1A (amperio).
DIFERENCIA DE POTENCIAL (V) Y FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem)
Diferencia de Potencial (V)
Es la energía que invierte la unidad de carga eléctrica al desplazarse de un punto a otro en el recorrido que realiza. Se le conoce con el nombre de caída de tensión o voltaje.
UNIDAD: 1 joule/coulomb = 1 voltio.
Fuerza electromotriz (fem)
Es la energía que cada unidad de carga eléctrica gana al atravesar una fuente de energía eléctrica en un sentido de (-) a (+)
e = E / q
La fem de una fuente se mide en voltios (V).
En las tiendas podemos encontrar diferentes tipos de pilas o baterías, las más comunes son aquellas cuya fuerza electromotriz es de 1,5 V. Para obtener mayor fem, las pilas se pueden asociar en serie. Por ejemplo, muchas radios a pilas funcionan con 9 V y usan seis pilas de 1,5 V conectadas en serie.
Nota: las pilas reales tienen resistencia interna, que se coloca en serie con la fuerza electromotriz.
Es la energía que invierte la unidad de carga eléctrica al desplazarse de un punto a otro en el recorrido que realiza. Se le conoce con el nombre de caída de tensión o voltaje.
UNIDAD: 1 joule/coulomb = 1 voltio.
Fuerza electromotriz (fem)
Es la energía que cada unidad de carga eléctrica gana al atravesar una fuente de energía eléctrica en un sentido de (-) a (+)
e = E / q
La fem de una fuente se mide en voltios (V).
En las tiendas podemos encontrar diferentes tipos de pilas o baterías, las más comunes son aquellas cuya fuerza electromotriz es de 1,5 V. Para obtener mayor fem, las pilas se pueden asociar en serie. Por ejemplo, muchas radios a pilas funcionan con 9 V y usan seis pilas de 1,5 V conectadas en serie.
Nota: las pilas reales tienen resistencia interna, que se coloca en serie con la fuerza electromotriz.
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)
Símbolo de las resistencias
Las cargas al circular a través del conductor, colisionan con los átomos de éste debido a lo cual el material se opone al paso de la corriente, una medida de dicha oposición es la resistencia eléctrica.
Los llamados buenos conductores poseen una resistencia eléctrica pequeña y los malos conductores (AISLANTES) tienen una resistencia eléctrica muy grande.
Experimentalmente se comprueba que la resistencia de un conductor homogéneo de sección constante es proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección transversal.
R = r. L/A
Donde r es una constante del material que constituye al conductor, llamado resistividad del material y se expresa en ohmio por metro (Ω.m)
LEY DE OHM.
Para materiales metálicos (conductores) la corriente que los atraviesa es directamente proporcional a la diferencia de potencial conectada en sus extremos. La constante de proporcionalidad se denomina Resistencia Eléctrica, del conductor, esta Ley fue descubierta experimentalmente por el físico alemán GEORG SIMON OHM (1789 - 1854).
Se cumple:
I ~ VAB - VAB/I = R = constante
VAB/I = R = Þ VAB = RI
Donde:
VAB = diferencia de potencial = VA – VB = caída de tensión
I = Intensidad de la corriente
R = es una constante llamada resistencia eléctrica (del conductor) y se expresa en ohmios (Ω)
Se define en el SI 1Ω=1V/A
POTENCIA ELÉCTRICA.- La potencia eléctrica (P) es la medida de la energía disipada o concumida por unidad de tiempo.
P = E / t también P = VI
Para que las cargas que forman la corriente atraviesan un dispositivo eléctrico se realiza un trabajo en cierto intervalo de tiempo, con lo cual el dispositivo eléctrico consumirá potencia.
En el SI la potencia se expresa:
P= Watt (W)
Un Watt de potencia indica un joule de energía disipada o consumida durante un segundo: 1W= 1 J/s
Conocer la potencia eléctrica de un aparato es importante, pues a partir de su valor podemos conocer la energía que consumimos o pagamos. Muchas empresas distribuidoras de energía eléctrica cobran su servicio de energía en kiloWatt/hora (kWh).
EFECTO JOULE:
Las cargas que forman la corriente al atravesar los conductores van colisionando con los átomos del material, los átomos al ser “golpeados” vibrarán con mayor intensidad con lo cual el conductor aumenta su temperatura (se calienta), hasta emitir calor, este fenómeno se denomina EFECTO JOULE.
"La energía disipada (E) por una resistencia está relaionada con el voltaje (V), la intensidad de corriente (I) y el tiempo (t)"
E = V. I. t
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS:
I. EN SERIE
En este caso las resistencias se conectan una a continuación de otra, de tal manera que el voltaje total conectado en los terminales V se reparte en cada resistencia en V1, V2, V3
También hay que observar que no se acumula carga en las resistencias por lo cual las corrientes en cada elemento deben ser la misma; aquella resistencia que remplaza a las anteriores produciendo el mismo efecto es la llamada RESISTENCIA EQUIVALENTE (RE)
Se cumple
1. I1 = I2 = I3 = Itotal
2. V=V1+V2+V3
3. Rtotal = R1+R2+R3
II. EN PARALELO
En esta ocasión las resistencias se conectan teniendo terminales comunes, de lo cual se desprende que todos los elementos recibirán el mismo voltaje, y la corriente total se repartirá en cada resistencia, la resistencia equivalente es aquella que recibiendo el mismo voltaje soporta la misma corriente total.
1. Itotal =I1 + I2 + I3
2. V= V1 = V2= V3
2. 1/Rtotal = 1/R1 +1/R2+ 1/R3
Los llamados buenos conductores poseen una resistencia eléctrica pequeña y los malos conductores (AISLANTES) tienen una resistencia eléctrica muy grande.
Experimentalmente se comprueba que la resistencia de un conductor homogéneo de sección constante es proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección transversal.
R = r. L/A
Donde r es una constante del material que constituye al conductor, llamado resistividad del material y se expresa en ohmio por metro (Ω.m)
LEY DE OHM.
Para materiales metálicos (conductores) la corriente que los atraviesa es directamente proporcional a la diferencia de potencial conectada en sus extremos. La constante de proporcionalidad se denomina Resistencia Eléctrica, del conductor, esta Ley fue descubierta experimentalmente por el físico alemán GEORG SIMON OHM (1789 - 1854).
Se cumple:
I ~ VAB - VAB/I = R = constante
VAB/I = R = Þ VAB = RI
Donde:
VAB = diferencia de potencial = VA – VB = caída de tensión
I = Intensidad de la corriente
R = es una constante llamada resistencia eléctrica (del conductor) y se expresa en ohmios (Ω)
Se define en el SI 1Ω=1V/A
POTENCIA ELÉCTRICA.- La potencia eléctrica (P) es la medida de la energía disipada o concumida por unidad de tiempo.
P = E / t también P = VI
Para que las cargas que forman la corriente atraviesan un dispositivo eléctrico se realiza un trabajo en cierto intervalo de tiempo, con lo cual el dispositivo eléctrico consumirá potencia.
En el SI la potencia se expresa:
P= Watt (W)
Un Watt de potencia indica un joule de energía disipada o consumida durante un segundo: 1W= 1 J/s
Conocer la potencia eléctrica de un aparato es importante, pues a partir de su valor podemos conocer la energía que consumimos o pagamos. Muchas empresas distribuidoras de energía eléctrica cobran su servicio de energía en kiloWatt/hora (kWh).
EFECTO JOULE:
Las cargas que forman la corriente al atravesar los conductores van colisionando con los átomos del material, los átomos al ser “golpeados” vibrarán con mayor intensidad con lo cual el conductor aumenta su temperatura (se calienta), hasta emitir calor, este fenómeno se denomina EFECTO JOULE.
"La energía disipada (E) por una resistencia está relaionada con el voltaje (V), la intensidad de corriente (I) y el tiempo (t)"
E = V. I. t
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS:
I. EN SERIE
En este caso las resistencias se conectan una a continuación de otra, de tal manera que el voltaje total conectado en los terminales V se reparte en cada resistencia en V1, V2, V3
También hay que observar que no se acumula carga en las resistencias por lo cual las corrientes en cada elemento deben ser la misma; aquella resistencia que remplaza a las anteriores produciendo el mismo efecto es la llamada RESISTENCIA EQUIVALENTE (RE)
Se cumple
1. I1 = I2 = I3 = Itotal
2. V=V1+V2+V3
3. Rtotal = R1+R2+R3
II. EN PARALELO
En esta ocasión las resistencias se conectan teniendo terminales comunes, de lo cual se desprende que todos los elementos recibirán el mismo voltaje, y la corriente total se repartirá en cada resistencia, la resistencia equivalente es aquella que recibiendo el mismo voltaje soporta la misma corriente total.
1. Itotal =I1 + I2 + I3
2. V= V1 = V2= V3
2. 1/Rtotal = 1/R1 +1/R2+ 1/R3
Resistencias en paralelo.
Resistencias en serie.
INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS DE MEDICIÓN
Todo aparato destinado a detectar la presencia de corriente eléctrica en un alambre conductor se denomina GALVANÓMETRO, de acuerdo a su escala de medida se puede hablar de amperímetro, miliamperímetro o microamperímetro.
Para medir la corriente que circula por un hilo el amperímetro debe colocarse en serie para que toda la corriente que deseamos medir pase por el aparato. Como el amperímetro tiene una cierta resistencia “interna” es conveniente que esta sea lo más pequeña posible para que el circuito no sea alterado prácticamente.
Si deseamos medir la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia, debemos colocar un VOLTÍMETRO en paralelo con la resistencia, la corriente que se dirige a la resistencia se bifurca penetrando parte de la corriente al voltímetro, la resistencia interna del voltímetro debe ser lo máximo posible para que a través de él no pase corriente y el circuito no se altere.
Para medir la corriente que circula por un hilo el amperímetro debe colocarse en serie para que toda la corriente que deseamos medir pase por el aparato. Como el amperímetro tiene una cierta resistencia “interna” es conveniente que esta sea lo más pequeña posible para que el circuito no sea alterado prácticamente.
Si deseamos medir la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia, debemos colocar un VOLTÍMETRO en paralelo con la resistencia, la corriente que se dirige a la resistencia se bifurca penetrando parte de la corriente al voltímetro, la resistencia interna del voltímetro debe ser lo máximo posible para que a través de él no pase corriente y el circuito no se altere.
