Corriente Eléctrica y Resistencia FISI 3002 Dr. Edwin Alfonso Sosa Física General II Corriente Eléctrica y Resistencia FISI 3002 Dr. Edwin Alfonso Sosa

Corriente Eléctrica y Resistencia Tercera Unidad Capitulo 18

Corriente Eléctrica y Resistencia Demostrar que entiende que es corriente eléctrica (macro y microscópicamente) Demostrar que entiende como la Ley de Ohm contribuyo al desarrollo de la tecnología actual. Demostrar que entiende el concepto de resistencia de un conductor y la relación entre corriente, diferencia en potencial y resistencia. Demostrar que sabe aplicar la ley de Ohm a circuitos simples. Poder aplicar Reglas de Kirchhoff a circuitos. Demostrar que sabe determinar la capacitancia de condensadores en combinación. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Corriente eléctrica: Visión macroscópica Una batería provee la diferencia en potencial para permitir el movimiento de las cargas a lo largo del cable conductor. Este flujo electrónico o sea corriente eléctrica provoca que la bombilla se encienda. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Secciones de un conductor: movimiento de cargas positivas y negativas relativas al campo eléctrico I E + A I E - A A 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Corriente eléctrica Se define como la proporción de la carga que pasa por una sección transversal determinada en un conductor. La dirección convencional de la corriente eléctrica esta en la dirección en la cual se mueve una carga positiva El movimiento de electrones es opuesto a la dirección asociada a la corriente. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Definición: Corriente eléctrica Cantidad de carga eléctrica que pasa por un conductor por unidad de tiempo. 1 A = 1 C / s 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Visión microscópica: velocidad de arrastre El resultado del campo eléctrico aplicado es imponer una velocidad neta sobre los movimientos aleatorios de los electrones. Vd 100’s mm/s – 10’s cm/s Vd corresponde a la velocidad a la que se mueven los propios electrones por el conductor. La señal eléctrica se acerca a la velocidad de la luz. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Ejemplo Ver ejemplo 18.1 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Resistencia eléctrica En general la magnitud de la corriente eléctrica depende de la diferencia de potencial. Para cualquier material particular, la proporción entre el voltaje aplicado y la corriente eléctrica se define como resistencia R. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Ley de Ohm (observación experimental) Si el cambio en la corriente es proporcional al cambio en voltaje, de modo que la proporción entre V e I es constante. La resistencia permanece constante cuando cambia la diferencia en potencial y la grafica I-V es una línea recta. No todos los componentes eléctricos cumplen con esa observación. Ejemplo bombilla incandescente. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Ejemplo: Circuito resistivo simple 100 Ω 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Todos los materiales ofrecen resistencia al flujo electrónico incluyendo a los: conductores, semiconductores y aislantes.

Resistividad de un cable conductor La resistencia de un alambre debe ser proporcional a su largo L e inversamente proporcional a su área de sección transversal A La constante de proporcionalidad ρ es la resistividad A L 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Resistividad eléctrica de algunos materiales Resistividad (Ω•m) Conductor cobre 1.72 x 10-8 Semiconductor Carbono (grafito) 1.5 x 10-5 Aislantes Vidrio 107-1010 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Ejemplo 18.3 ¿Cual es la resistencia eléctrica de un alambre de hierro de 0.50 m de largo con un diámetro de 1.3 mm si la resistividad de este material es igual a 9.7 x 10-8 Ω•m? 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Potencia Si tenemos un circuito que consiste de una lámpara y un FEM (Fuente electromotriz). Cuando la corriente circula por la lámpara, las cargas se mueven del potencial superior al inferior. La energía de las baterías se esta perdiendo y convirtiendo en calor y luz en el filamento de la lámpara. 3 W E = 9.0 V 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Cont. Potencia La cantidad de energía que entrega una carga q cuando cae a través de un potencial V en la lámpara corresponde a W = q V. En virtud que el potencial es constante, la tasa a la cual se libera la energía, o la potencia P, es 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Watt (W) Potencia es energía por unidad de tiempo 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Ley de Joule 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

A la AEE nosotros le compramos energía pero no potencia La energía que se consume en una hora (3.6 x 103 S) a una potencia constante de 1 x 103 W = 1 kW. Potencia x tiempo = energía en Joules (1 x 103 W) (3.6 x 103 S) = 3.6 x 106 J = 1kWh 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Circuito conectado a tierra. Circuito con interruptor cerrado provoca corto circuito. Circuito abierto: no pasa corriente por la lámpara. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Leyes de Kirchhoff Ley de voltaje de Kirchhoff: La suma algebraica de las diferencias de potencial alrededor de una malla debe ser cero. (Conservación de energía). Si la carga se toma desde un punto del circuito y se mueve completamente alrededor de la malla hasta su punto de partida, el trabajo neto que se realiza sobre la carga es igual a cero. Ley de la corriente de Kirchhoff: En un circuito de conductores múltiples, la corriente neta (suma algebraica) en cualquier nodo debe ser cero. (Conservación de la carga). La suma de las corrientes que fluyen hacia el nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de él. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Aplicamos la ley de voltaje de Kirchhoff a un circuito donde las resistencias se conectan en serie 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Resistencia equivalente de resistores conectados en serie Ver ejemplo 18.9 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Aplicamos ley de corriente de Kirchhoff a un circuito con series en paralelo 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Resistencia equivalente de resistores conectados en paralelo Ver ejemplo 18.10 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Tarea Pág. 588-589 18.1, 18.3, 18.7, 18.9, 18.11, 18.13, 18.16, 18.17, 18.23, 18.25, 18.27, 18.33, 18.34, 18.35, 18.37, 18.38 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Capacitores en paralelo Si conectamos tres capacitores en paralelos, circula carga hacia cada uno de ellos, lo que da lugar a una carga total almacenada que es el triple de la carga en cada uno por separado. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Capacitancia de 3 capacitores en paralelo La capacitancia equivalente CP de 3 capacitores que se conectan en paralelo corresponde a: Por lo tanto para capacitores en paralelo la capacitancia equivalente esta dada por: 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Capacitores en Serie Si conectamos tres capacitores en serie, se carga el primer capacitor e induce un carga igual en el segundo capacitor que, a su vez, induce una carga idéntica en el tercero. 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Capacitancia de 3 capacitores en serie La ley de voltaje de Kirchhoff requiere que la suma de los voltajes individuales de los capacitores sea igual al voltaje total que suministra la batería. Esto es El voltaje de cada capacitor es: 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

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Capacitores conectados en serie Ver ejemplo 18.13 y ejemplo 18.14 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)

Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002) Tarea 18.45, 18.47, 18.49, 18.50, 18.51 Leer Tema: resistencia interna de una batería 2/23/2019 Dr. Edwin Alfonso-Sosa, Fisica General II (FISI3002)