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ELECTRODINÁMICA 1. La electrodinámica es la parte de la Física que estudia los efectos de las cargas eléctricas en movimiento, es decir, de la corriente.

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1 ELECTRODINÁMICA 1

2 La electrodinámica es la parte de la Física que estudia los efectos de las cargas eléctricas en movimiento, es decir, de la corriente eléctrica. 2

3 Corriente eléctrica: es el flujo de electrones que viaja a través de un material conductor. DEFINICIÓN 3

4 Intensidad de corriente eléctrica (I): es la medición de la cantidad de corriente eléctrica que atraviesa al área (sección) transversal del conductor por unidad de tiempo. Matemáticamente se expresa como: Donde I es la intensidad de corriente medida en ampere (A) q es la carga eléctrica medida en coulomb (C) t es el tiempo que demora en atravesar la carga medido en segundos (s) 4

5 Conductor 1 Conductor 2 5

6 EJEMPLO Una carga de 2(C) demora 0,5 (s) en atravesar la sección transversal de un cable. ¿Cuál es la intensidad de la corriente que circula? Datos: Procedimiento: q = 2 (C) t = 0,5 (s) I = x 6

7 Tipos de corriente Corriente continua (CC o DC): La corriente continua se genera a partir de un flujo continuo de electrones siempre en el mismo sentido, el cual es desde el polo negativo de la fuente al polo positivo. La corriente continua se caracteriza por su tensión, porque, al tener un flujo de electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de ésta (de signo continuo), y en la gráfica V-t (tensión - tiempo) se representa como una línea recta de valor V. 7

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9 Ejemplos de generadores de CC 9

10 Corriente alterna (CA o AC): En la corriente alterna, los electrones no se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (número de oscilaciones por segundo). Por tanto, la corriente así generada no es un flujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los electrones. En la gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, que puede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular) pero siempre caracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta negativa de onda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo) y período (tiempo que tarda en dar una oscilación). 10

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13 Material conductor eléctrico: es aquel material que permite el paso de la corriente eléctrica a través de él. Ejemplos: metales, seres vivos. 13

14 Configuración electrónica del oro 14

15 GRAFENO Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes. 15

16 Entre las propiedades más sobresalientes se encuentran que es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido, el Grafeno tiene muchas propiedades que no se habían encontrado antes en ningún otro material, en la actualidad el Grafeno tiene fascinados a científicos y a la industria debido a sus fantásticas propiedades. 16

17 Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física. Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas. Andre GeimKonstantin Novoselov Premio Nobel de Física 17

18 Material aislante eléctrico (dieléctrico): es aquel material que NO permite el paso de la corriente eléctrica a través de él. Ejemplos: telas, plásticos, madera, goma. 18

19 Materiales semiconductores eléctricos: son materiales que poseen características intermedias entre los conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra. Sin embargo, bajo determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario. Son ejemplos: el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se). Esta propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio, amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en electrónica digital, etc. 19

20 Lugar que ocupan en la Tabla Periódica los trece elementos con. características de semiconductores, identificados con su correspondiente número atómico y grupo al que pertenecen. 20

21 ¿De qué depende la conductividad de un material? Es una propiedad de cada material. Depende de la ligazón de los electrones externos con el resto del átomo. Los metales, en general, son buenos conductores porque los electrones no se encuentran muy ligados al átomo. Para los líquidos, la conductividad está relacionada con la presencia de sales diluidas, que generan iones positivos y negativos. Los de gran conductividad se denominan electrolitos y corresponden a disoluciones, como el agua de la llave o el agua de mar. 21

22 Fuente de poder: para que los electrones puedan moverse a lo largo de un cable, necesitan energía. Esta energía la proporcionarán las fuentes de poder: las pilas, baterías, dínamos, placas fotovoltaicas, etc. 22

23 Voltaje (V): es la cantidad de energía eléctrica que debe entregar una fuente de poder por cada unidad de carga que se moverá. Esta magnitud se mide en volts (V). Resistencia: es un cuerpo que se opone al paso de la corriente y, generalmente, la transforma en un tipo de energía distinto. Ejemplos: ampolletas, televisores, el secador de pelo. 23

24 Todos los aparatos que se conectan en un circuito tienen algún grado de resistencia, incluso los cables: - Mientras más largo es un cable, mayor resistencia tiene. - Mientras más grueso es, menor resistencia tiene. - De todas maneras, los cables tienen bajísimas resistencias y típicamente se desprecia su efecto. Normalmente la resistencia se designa con la letra R y su unidad es el ohm ( ). 24

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26 LEY DE OHM Las tres magnitudes principales de un circuito: resistencia, voltaje e intensidad de corriente, se encuentran interrelacionadas. La ley de Ohm señala que el voltaje entregado por una pila u otro dispositivo es directamente proporcional a la intensidad de corriente generada y a la resistencia impuesta por el circuito. 26

27 Matemáticamente su expresión es: Donde V es el voltaje (V) I es la intensidad de corriente (A) R es la resistencia ( ) 27

28 EJEMPLO Una descarga de 0,05 A podría ser mortal para una persona. Investiga qué consecuencias tendría para ti meter los dedos al enchufe si éste suministra 220 V en todas las casas de Chile, y tu cuerpo seco tiene una resistencia aproximada de ( ). 28

29 CIRCUITOS EN SERIE 29

30 En un circuito de resistencias en serie podemos considerar las siguientes propiedades o características: – La intensidad de corriente que recorre el circuito es la misma en todos los componentes. – La suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Esta es una de las leyes de Kirchoff) V total = V 1 + V 2 + V 3 + …. Donde V total es el voltaje total del circuito y V 1 …. son las distintos voltajes en cada resistencia (que se calculan con la ley de Ohm). 30

31 – La resistencia equivalente del circuito es la suma de las resistencias que lo componen R e = R 1 + R 2 + R 3 + … Donde R e es la resistencia equivalente y R 1 … es cada una de las resistencias presentes en el circuito. – La resistencia equivalente es mayor que la mayor de las resistencias del circuito. – La intensidad total del circuito la calculamos con la Ley de Ohm. 31

32 CIRCUITO EN PARALELO 32

33 En un circuito de resistencias en paralelo podemos considerar las siguientes propiedades o características: – La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. – A cada uno de los caminos que puede seguir la corriente eléctrica se le denomina "rama". 33

34 – La suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito, coincide con la que sale de la pila. (Esta es una de las leyes de Kirchoff): I Total = I 1 + I 2 + I 3 + …. Donde I total es la corriente total del circuito e I 1 … es la corriente de cada rama 34

35 – La inversa de la resistencia equivalente del circuito paralelo es igual a la suma de las inversas de las resistencias. Donde R e es la resistencia equivalente del circuito y R 1 ….. son cada una de las resistencias presentes en el circuito. – La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias del circuito. – Las intensidades de rama las calculamos con la Ley de Ohm. 35 e


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