TEMA 9. LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Presentación del tema: "TEMA 9. LA CORRIENTE ELÉCTRICA"— Transcripción de la presentación:

1 TEMA 9. LA CORRIENTE ELÉCTRICA

2 1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
CARGA ELÉCTRICA = PROPIEDAD INTRÍNSECA DE LA MATERIA Carga positiva/ Carga negativa DESCUBRIMIENTO DE QUE LAS CARGAS SE PUEDEN MOVER A TRAVÉS DE MATERIALES: LUIGI GALVANI (1786) DISECCIÓN DE ANCAS DE RANA SOBRE PLACAS METÁLICAS SUPUSO EXISTENCIA DE ELECTRICIDAD ANIMAL VOLTA (1792) EXPLICÓ LA OBSERVACIÓN DE GALVANI ARGUMENTANDO QUE LOS METALES, JUNTO CON EL NERVIO DE LA RANA, FORMABAN UN CIRCUITO ELÉCTRICO

3 1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
VOLTA ENTRE LOS DOS METALES SE PRODUCÍA UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE DABA ENERGÍA A LAS CARGAS, LAS CUALES SE MOVÍAN A TRAVÉS DE LA DISOLUCIÓN DE AGUA CON SALES QUE CONTENÍA EL NERVIO DE LA RANA CONSTRUYÓ LA PRIMERA PILA GENERADORA DE CORRIENTE ELÉCTRICA, FORMADA POR DISCOS DE COBRE Y ZINC APILADOS. En medio de cada par de discos introducía un trapo humedecido en disolución de agua con sal y ácidos Esta pila es el origen de las pilas actuales

4 2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
LOS MATERIALES CONDUCTORES SON LOS QUE PERMITEN EL DESPLAZAMIENTO DE CARGAS EN SU INTERIOR  METALES ÁTOMOS ORDENADOS FORMANDO UNA “RED METÁLICA” CADA ÁTOMO POSEE ELECTRONES LIBRES, QUE PUEDEN CIRCULAR POR LA RED FORMANDO UNA “NUBE DE ELECTRONES” ESTOS ELECTRONES SON CONOCIDOS COMO “ELECTRONES DE CONDUCCIÓN” (v ≈ 10 km/s) SU MOVIMIENTO ES AL AZAR  NO AVANZAN

5 2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
CORRIENTE ELÉCTRICA = MOVIMIENTO ORDENADO DE LOS ELECTRONES DENTRO DE UN CONDUCTOR PARA ELLO NECESITAMOS UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE APORTE ENERGÍA A LOS ELECTRONES  ¿QUIÉN LA PROPORCIONA? LOS GENERADORES DE CORRIENTE (BATERÍAS, PILAS, ACUMULADORES, …) Constan de dos polos o bornes (positivo y negativo) Están unidos al conductor por el que circulan los electrones Electrones salen del polo negativo, recorren el conductor, y regresan por el polo positivo (convenio: sentido contrario)

6 2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
RECEPTORES: SON LOS QUE UTILIZAN LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y LA TRANSFORMAN EN OTRA BOMBILLA: ENERGÍA LUMÍNICA MOTOR: ENERGÍA CINÉTICA ESTUFA: CALORÍFICA

7 3. CIRCUITO ELÉCTRICO COMPONENTES
GENERADOR: proporciona energía para que los electrones se muevan RECEPTOR: Recibe la energía eléctrica y la transforma en otro tipo de energía INTERRUPTOR: permite o impide la circulación de electrones a través del circuito CABLES: conectan los diferentes elementos del circuito (son hilos de cobre – conductor- recubiertos de un material aislante)

8 3. CIRCUITO ELÉCTRICO COMPONENTES

9 3. CIRCUITO ELÉCTRICO CIRCUITO CON CONEXIÓN EN SERIE: la corriente pasa de forma sucesiva a través de cada receptor (cada uno está a continuación del anterior)

10 3. CIRCUITO ELÉCTRICO CIRCUITO CON CONEXIÓN EN PARALELO: la corriente se distribuye entre todos los receptores, conectados entre los dos mismos puntos del circuito

11 4. Intensidad de corriente
MAGNITUD QUE MIDE LA CANTIDAD DE CARGA QUE CIRCULA POR SECCIÓN DE UN HILO CONDUCTOR EN UN SEGUNDO EN EL S.I. SE MIDE EN AMPERIOS (1 A = 1C/s)

12 4. Intensidad de corriente
LEY DE OHM : EN TODO CIRCUITO, LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE CIRCULA A SU TRAVÉS Y LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE SUS EXTREMOS SON DIRECTAMENTE PROPORCIONALES LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD ES LA RESISTENCIA R, QUE REPRESENTA LA OPOSICIÓN AL PASO DE LOS ELECTRONES Y QUE EN EL S.I. SE MIDE EN OHMIOS (Ω)  1 Ω = 1V/A

13 5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
DEPENDE DE: LONGITUD DEL HILO (L): A mayor longitud de hilo conductor, mayor resistencia (los electrones chocan más) SECCIÓN DEL HILO (S): A mayor sección de hilo conductor, menor resistencia al paso de los electrones TIPO DE METAL: Cada metal tiene su propia estructura, por lo que su efecto dentro de la resistencia se cuantifica a través de la resistividad (ρ) La resistividad se mide en ohmios por metro (Ω·m) ·m)

14 5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
VARIACIÓN CON LA TEMPERATURA LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL AUMENTA AL AUMENTAR LA TEMPERATURA  PROBLEMA PARA LOS RECEPTORES QUE FUNCIONAN A TEMPERATURAS ELEVADAS Si aumenta la temperatura aumenta la resistencia: la Ley de Ohm predice que si aumenta R, I disminuye  LOS RECEPTORES DEJAN DE FUNCIONAR SOLUCIÓN: USO DE ALEACIONES DE METALES CUYA VARIACIÓN DE LA RESISTIVIDAD CON LA TEMPERATURA SEA PEQUEÑA ·m)

15 5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
SUPERCONDUCTORES SUPERCONDUCTIVIDAD = PROPIEDAD QUE PRESENTAN ALGUNOS MATERIALES QUE CONSISTE EN UNA DISMINUCIÓN BRUSCA DE SU RESISTIVIDAD HASTA HACERSE PRÁCTICAMENTE NULA. ESTO SUCEDE POR DEBAJO DE UNA TEMPERATURA, LLAMADA TEMPERATURA CRÍTICA EN EL INTERIOR DE LOS SUPERCONDUCTORES, LOS ELECTRONES NO CHOCAN  NO PIERDEN ENERGÍA PROBLEMA: NECESIDAD DE TEMPERATURAS MUY BAJAS (TIENDEN AL CERO ABSOLUTO) APLICACIONES: TRENES DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA, GENERACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS INTENSOS, TRANSPORTE DE CORRIENTE ELÉCTRICA SIN PÉRDIDAS DE ENERGÍA ·m)

16 6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
CONEXIÓN EN SERIE ESTÁN CONECTADAS UNA A CONTINUACIÓN DE OTRA POR TODAS CIRCULA LA MISMA INTENSIDAD DE CORRIENTE EL POTENCIAL SUMINISTRADO POR EL GENERADOR ES IGUAL A LA SUMA DE LOS POTENCIALES ENTRE LOS EXTREMOS DE CADA UNA DE LAS RESISTENCIAS SE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A TODAS LAS QUE ESTÁN EN EL CIRCUITO ·m) Req = ∑Ri

17 6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
CONEXIÓN EN PARALELO ESTÁN CONECTADAS ENTRE LOS DOS MISMOS PUNTOS DEL CIRCUITO LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS EXTREMOS DE CADA RESISTENCIA ES LA MISMA LA INTENSIDAD DEL CIRCUITO SE RAMIFICA CUANDO LLEGA A LAS RESISTENCIAS EN PARALELO, DE AHÍ QUE SE CUMPLA ·m) I = ∑Ii

18 6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
CONEXIÓN EN PARALELO SE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A TODAS LAS QUE ESTÁN EN EL CIRCUITO ·m)

19 7. ENERGÍA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
PARA MANTENER EL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA A TRAVÉS DE UN CIRCUITO ES NECESARIO APORTAR DE FORMA CONTINUA ENERGÍA A LOS ELECTRONES. ESTA ENERGÍA SE CONOCE COMO ENERGÍA ELÉCTRICA (E) LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE SE CONSUME LA MIDEN LOS CONTADORES EN kW·h ESTA ENERGÍA ELÉCTRICA LA SUMINISTRA EL GENERADOR A TRAVÉS DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE EXISTE ENTRE SUS POLOS ·m)

20 7. ENERGÍA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ENERGÍA ELÉCTRICA: E=W=q·DVgenerador Dado que la intensidad es la cantidad de carga que circula por una sección de conductor en la unidad de tiempo (I = q/Dt): E = I·Dt·DVgenerador Puesto que la LEY DE OHM nos dice que V = I·R: E = I·Dt·I·R = I2·R·Dt POTENCIA ELÉCTRICA: Es el trabajo realizado por unidad de tiempo. Se mide en W (1 W = 1J/s) ·m)

21 8. EFECTO JOULE Causado por la circulación de la corriente eléctrica a través de los circuitos  los electrones chocan y en esos choques parte de la energía cinética se transforma en calorífica  esto produce el calentamiento de los circuitos eléctricos (ejemplo: filamento de una bombilla, … ) LEY DE JOULE: la energía cedida a cada receptor de resistencia R se transforma en calor Q al ser atravesado por las cargas eléctricas: ·m)

22 9. GENERADORES DE CORRIENTE
FUERZA ELECTROMOTRIZ (e)  es la diferencia de potencial que proporciona un generador a los electrones para que circulen de forma continua Está relacionada con la diferencia de potencial entre sus extremos (DVgenerador), pero no es exactamente lo mismo Los generadores también presentan una resistencia al paso de la corriente  RESISTENCIA INTERNA (r) ¿RAZÓN? ·m)

23 9. GENERADORES DE CORRIENTE
BALANCE ENERGÉTICO DE UN GENERADOR De la energía total suministrada por un generador: Una parte se emplea en dar trabajo a las cargas para que se desplacen por el circuito Otra parte se pierde a causa del calor disipado por su resistencia interna  LEY DE JOULE: BALANCE ENERGÉTICO: ·m)

24 10. LOS MOTORES SON RECEPTORES QUE CONSUMEN ENERGÍA POR DOS RAZONES:
PARA FUNCIONAR, TRANSFORMANDO ENERGÍA ELÉCTRICA EN MECÁNICA POR LA PRODUCCIÓN DE CALOR A CAUSA DEL EFECTO JOULE (TIENEN RESISTENCIA INTERNA) FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ: ES LA TENSIÓN NECESARIA PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR Así, la diferencia de potencial entre los bornes de un motor ha de ser igual a la suma de la fuerza contraelectromotriz más el potencial correspondiente a la LEY DE OHM aplicado a su resistencia interna (r’) ·m)

25 10. LOS MOTORES LEY DE OHM GENERALIZADA  Si tenemos un circuito con un generador G, un motor M y una resistencia R (igual a la resistencia equivalente de todas las resistencias externas del circuito) ·m)

26 10. LOS MOTORES BALANCE ENERGÉTICO TOTAL DE UN CIRCUITO La energía E que el generador aporta a un circuito con un motor se utiliza en: La energía mecánica que produce el motor (E’) La producción de calor en la resistencia equivalente del circuito (I2·R) La producción de calor en la resistencia interna del generador (I2·r) La producción de calor en la resistencia interna del motor (I2·r’) ·m)