ELECTRODINÁMICA Elaborado por: Ing. Juan Adolfo Álvarez Martínez

Presentación del tema: "ELECTRODINÁMICA Elaborado por: Ing. Juan Adolfo Álvarez Martínez"— Transcripción de la presentación:

1 ELECTRODINÁMICA Elaborado por: Ing. Juan Adolfo Álvarez Martínez
Octubre, 2014

2 ELECTRODINAMICA Es la encargada de estudiar las cargas eléctricas en movimiento. Estas cargas eléctricas al desplazarse por un conductor, mas comúnmente se le denomina corriente eléctrica, sin embargo, desde el punto de vista de la teoría cinética, se dice que esta corriente eléctrica no es otra cosa que la vibración de los electrones debido a la energización que se les produce en presencia de un voltaje (potencial eléctrico).

3 Debido a su facilidad de manejo, en electrocinética para describir las propiedades del campo en el interior de un conductor se recurre a la noción de diferencia de potencial, también denominada tensión eléctrica o voltaje porque de ella depende el movimiento de las cargas libres de un punto a otro. El sentido de la corriente eléctrica depende no sólo del signo de la diferencia de potencial, sino también del signo de los elementos portadores de carga o cargas móviles presentes en el conductor.

4 Junto a la idea de movimiento de partículas, la noción de corriente eléctrica lleva asociada la de transporte de carga eléctrica de un punto a otro. La importancia de dicho transporte en términos de cantidad se expresa mediante la magnitud intensidad de corriente eléctrica que se define como la carga total que circula por el conductor en la unidad de tiempo. En forma de ecuación se puede escribir como: Donde: I = intensidad de corriente ( amperes) q= cantidad de carga eléctrica (coulomb) t= tiempo (segundos)

5 EJEMPLO. Por un foco circula una corriente de intensidad aproximadamente igual a 0,2 A. ¿Durante cuánto tiempo ha de estar conectada la bombilla para que a través de ella haya pasado una carga de 4,5 C? Solución: La expresión que define la magnitud intensidad de corriente viene dada por: luego despejando: sustituyendo se tiene:

6 LA LEY DE OHM A lo largo de la historia se han desarrollado diversas teorías sobre la electricidad y el magnetismo, y en lo particular se suponía con anterioridad que eran dos áreas separadas, hoy en la actualidad se ha demostrado que no es así, sino que un fenómeno eléctrico produce efectos magnéticos y también ocurre lo contrario.

7 Se sabe también de igual forma que el transporte de los electrones (corriente eléctrica o intensidad de corriente) por los conductores obedece a ciertas leyes que tienen que ver con las características de los materiales (resistencia eléctrica) y de la diferencia de potencial que exista entre los extremos de un conductor( voltaje). Antes de iniciar con el estudio de esta ley de Ohm, veamos cual es la influencia de la resistencia eléctrica en la cantidad de corriente .

8 Estas tres variables están relacionadas intrínsecamente en la ley de Ohm entre sí en la siguiente forma: i = V R Donde i = intensidad de corriente o simplemente corriente ( Amperes) V = diferencia de potencial o Voltaje (volts) R= resistencia eléctrica (ohms)

9 Resistencia eléctrica
Para que exista un flujo de electrones por un material , se requiere que permita el paso de la carga eléctrica. A los materiales que permiten el paso de las cargas eléctricas se les denomina conductores Sin embargo, si bien los conductores de electricidad permiten el paso de las cargas, no todos lo hacen de la misma forma ya que algunos presentan mas facilidad y otros mayor resistencia.

10 Definición de RESISTENCIA ELECTRICA
Es la propiedad que se refiere a la oposición que presentan los conductores al paso de la corriente eléctrica. Esta resistencia eléctrica está relacionada con el aumento de temperatura de los conductores, pero también depende de la longitud y el diámetro de éstos. En particular podemos decir que : * la resistencia eléctrica de un conductor aumenta si la temperatura aumenta. * La resistencia eléctrica aumenta a medida que el conductor aumenta su longitud * La resistencia eléctrica de un conductor aumenta si su sección transversal disminuye

11 La resistencia eléctrica se puede calcular por medio de la expresión:
VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA CON EL DIÁMETRO, LA LONGITUD Y LA RESISTIVIDAD La resistencia eléctrica se puede calcular por medio de la expresión: donde R = resistencia electrica ( ohms )  = resisistividad ( m ) l =longitud del conductor (mts) A= area transversal (m2

12 APLICACION DE LA LEY DE OHM
Como ya se explicó anteriormente, en la ley de Ohm intervienen tres variables que son: corriente, voltaje y resistencia eléctrica, en términos sencillos de explicar la ecuación dice que “la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia”. En otras palabras, a mayor voltaje: mayor corriente y a mayor resistencia menor corriente. Veamos algunos ejemplos de practica para poder entender esta ley de Ohm:

13 EJERCICIO Un calentador eléctrico consume 4 Amperes de corriente cuando se conecta a un contacto de 110 V, Con estos datos, calcule su resistencia eléctrica. Aplicando : Despejamos “R” quedando: R = V I I = V R Sustituimos los valores y tenemos: R = 110 volts = ohms. 4 amperes

14 EJERCICIO. Hallar el voltaje que deberá aplicarse para que por una resistencia de 38 ohms circule una corriente de 0.42 A. Aplicamos la formula: I = V R Despejamos V resultando: V =( R)( i ) y sustituyendo: V= (38 ohms)( 0.42 A) = Volts

15 EJERCICIOS : Dichos ejercicios no son evaluables sino para practicar y obtener adiestramiento en la aplicación de la ecuación de Ohm. calcule el tiempo necesario para que pase una carga de coulomb a través de una celda fotoeléctrica que absorbe una corriente de 5.28 Amperes. - Hallar la resistencia eléctrica de un alambre de plata de metros que tiene un diámetro de 0.25 mm. (investigue la resistividad de la plata). - Hallar la corriente que circula por un cable, sabiendo que su resistencia eléctrica es de 22 ohms cuando se conecta a un enchufe de 220 volts. - Calcule la resistencia del filamento de un foco que se conecta a una fuente de 12 volts y por el que circulan 0.5 A.

16 POTENCIA ELECTRICA La potencia eléctrica es la energía útil que se obtiene en un sistema, aparato o maquina eléctrica al estar funcionando por medio de la aplicación de un voltaje y una corriente eléctrica.

17 MEDICIÓN DE LA POTENCIA
Existen aparatos para medir la potencia eléctrica, sin embargo en esta presentación el objetivo es que comprendas y apliques los procedimientos y el modelo matemático. Para ello existen tres formulas que son:

18 FORMULAS: En la primera fórmula la potencia se obtiene por la multiplicación del voltaje por la intensidad de corriente eléctrica En la segunda expresión se calcula dividiendo el cuadrado del voltaje entre la intensidad de corriente, y ; la tercera se determina multiplicando el cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia eléctrica

19 Unidades de medida de la potencia
v Unidades de medida de la potencia La potencia eléctrica se mide en watts, y cada variable en las ecuaciones es la siguiente: V : voltaje en (Volts) i: intensidad de corriente eléctrica en (amperes) R: es la resistencia eléctrica en (Ohms).

20 Ejemplos resueltos Determina el voltaje que se deberá aplicar a un foco que tiene una resistencia eléctrica de 40 ohms para que desarrolle una potencia de 100 watts. La solución es, aplicar la formula que con los datos de Resistencia y Potencia se proporcionan, por lo que para calcular el voltaje se aplica la fórmula: y se despeja “v” el voltaje, y sacando raíz cuadrada: qued ando: Que sustituyendo se llega a:

21 Un horno de microondas tiene una potencia de 3600 watts, si se conecta a un voltaje de 120 volts, que intensidad de corriente eléctrica necesitará para funcionar a dicha potencia? La solución consiste en usar los datos que son: la potencia: 3600 w El voltaje : 120 volts , y se requiere calcular la intensidad de corriente (i) Entonces la formula a aplicar es: P = V* i De donde al despejar “i” se tiene: i = P por lo que sustituyendo se tiene: i= 3600 W = 30 amperes v V

22 Conexiones eléctricas.
En la vida diaria, en algunos casos existen elementos que se conectan de manera individual a una pila, o bien a un contacto, pero también los hay en donde tenemos varios elementos como focos, planchas, ventiladores, conectados a una sola fuente de voltaje. Es en estos casos donde es importante conocer la forma en que están interconectados ya que de ello depende no solamente su eficiencia de funcionamiento sino también la seguridad de la instalación y las personas.

23 Tipos de conexiones Pueden identificarse 2 maneras de conectar los elementos que llamaremos resistivos que transforman la energía eléctrica, estos son: Conexión en serie. Conexión en paralelo.

24 Conexión en serie Se caracteriza porque en los elementos circula la misma intensidad de corriente eléctrica y su conexión se muestra en la siguiente figura:

25 Conexión en paralelo Se caracteriza por que los elementos conectados entre si tienen el mismo voltaje, y un ejemplo es como el mostrado a continuación:

26 ELECTROMAGNETISMO Se ha mencionado ya con anterioridad que la electricidad produce efectos magnéticos y también lo contrario, dando origen así a lo que se conoce como electromagnetismo, esta área es la base científica en la que se han diseñado motores, generadores, transformadores, etc.

27 Las leyes que rigen el electromagnetismo
Al haberse descubierto que la electricidad producía efectos magnéticos, se pudo diseñar muchos tipos de aparatos, máquinas e instrumentos que funcionan bajo este concepto.

28 Ley de Faraday Es muy importante considerar que la ley de Faraday es un concepto fundamental en el estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos, por lo que su aplicación y comprensión es vital en el análisis de equipos y maquinas eléctricas que se rigen en base a dicho concepto, el cual se abordara en la unidad siguiente, pero sin embargo es importante mencionarlo porque dicha ley no solo se aplica en la electrodinámica sino ha dado origen a lo que es el electromagnetismo y es en la que se fundamenta el funcionamiento de las maquinas eléctricas.

29 Referencias. Pérez Montiel Héctor. Física General. Editorial publicaciones cultural. México 2000.