FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 3. Corriente eléctrica. Escuela Politécnica Superior Universidad de Sevilla FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 3. Corriente eléctrica. Reglas de Kirchhoff. Prof. Norge Cruz Hernández

Tema 3. Corriente eléctrica. Reglas de Kirchhoff. (3 horas) 3.1 Introducción 3.2 Densidad e intensidad de corriente eléctrica. 3.3 Ley de Ohm. Resistencias. 3.4 FEM de un generador. Efecto Joule. Relaciones de potencia en un circuito. 3.5 Leyes de Kirchhoff para corriente continua.

Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11. Clases de problemas: -Problemas de Física General, I. E. Irodov Problemas de Física General, V. Volkenshtein Problemas de Física, S. Kósel Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

3.2 Densidad e intensidad de corriente eléctrica. Corriente eléctrica: es todo movimiento de carga de una región a otra. movimiento aleatorio de los electrones en un material conductor cuando no hay campo eléctrico. movimiento aleatorio de los electrones en un material conductor cuando hay campo eléctrico, donde aparece un movimiento neto. velocidad de deriva movimiento neto de cargas

Corriente eléctrica: es todo movimiento de carga de una región a otra. Movimiento de cargas positivas en un medio. iones positivos que se mueven en plasma . iones positivos que se mueven en una disolución. Movimiento de cargas negativas en un medio. Electrones que se mueven en un conductor a causa de un campo eléctrico. Iones negativos que se mueven en una disolución. Una misma corriente puede ser el resultado de movimiento de cargas negativas o positivas. dirección de la corriente flujo de las cargas positivas

Movimiento de cargas positivas y negativas en una disolución de cloruro de sodio.

Corriente eléctrica: es todo movimiento de carga de una región a otra. Intensidad de la corriente eléctrica: es la carga que fluye por una sección transversal por unidad de tiempo. En el SI la intensidad de corriente se expresa en ampere: André Marie Ampere (1775-1836)

Tenemos un material que tenemos una concentración de partículas portadoras de cargas de valor: n Además, todas las partículas de mueven a la misma velocidad de deriva vd al colocar el material en un campo eléctrico. densidad de corriente

independientemente del signo de la carga de los portadores

3.3 Ley de Ohm. Resistencias. Georg Simon Ohm (1787-1854) físico alemán

conductividad del material resistividad del material

resistividad y temperatura es la resistividad del material a la temperatura de referencia

en el SI R se expresa en ohm (Ω) resistencia Ley de Ohm en el SI R se expresa en ohm (Ω)

obedece la ley de Ohm resistor no obedece la ley de Ohm I diodo

3. 4 FEM de un generador. Efecto Joule 3.4 FEM de un generador. Efecto Joule. Relaciones de potencia en un circuito. Al colocar un conductor en un campo eléctrico, se crea una corriente. Las cargas se van acumulando en los extremos del conductor, creando un campo eléctrico opuesto al inicial. Al cabo de muy poco tiempo el campo se hace cero y la corriente cesa.

Al cabo de muy poco tiempo el campo se hace cero y la corriente cesa. Solamente continuará moviéndose las cargas (corriente eléctrica) si el conductor forma parte de una espira. Circuito eléctrico: camino conductor que forma una espira cerrada, por donde se mueve una corriente eléctrica.

fuerza electromotriz bomba de cargas bomba de agua f.e.m. (ε): en realidad es el trabajo que se realiza por unidad de carga. SI volt (V). fuerza electromotriz: es el efecto que hace fluir cargas de un potencial menor a un potencial mayor.

fuente de f.e.m. no conectada a un circuito fuerza electromotriz f.e.m. Es una fuerza que puede tener diferentes orígenes no eléctricos. Se encarga de transportar carga en contra de la caída de potencial Vab. fuente de f.e.m. no conectada a un circuito fuente de f.e.m. ideal está asociada con un proceso de difusión de iones

fuente de f.e.m. ideal en un circuito símbolo de la fuente de f.e.m. en un circuito

fuente de f.e.m. real en un circuito En realidad, la diferencia de potencial Vab (diferencia de tensión) en los bornes de una fuente de f.e.m. no son igual si está conectado a un circuito por donde circula una corriente, que cuando no está conectada. fuente de f.e.m. real La tensión en los bornes de esta batería cuando no está conectada es de 12 V, pero cuando está conectada a la bombilla la tensión en sus bornes es menos de 12 V.

fuente de f.e.m. real en un circuito resistencia interna de una fuente: es la resistencia que ofrece el propio material de la fuente al paso de la corriente eléctrica. a b I a b fuente de f.e.m. ideal fuente de f.e.m. real

símbolos en un circuito Conductor con resistencia insignificante Resistor Fuente de f.e.m. ideal Fuente de f.e.m. con resistencia interna Voltímetro (mide diferencia de potencial) Amperímetro (mide intensidad de corriente) Condensador

uso de voltímetros y amperímetros Se conecta en paralelo al dispositivo que queremos medirle la diferencia de potencial. Se conecta en serie al dispositivo al que le queremos medir la corriente.

energía y potencia en circuitos eléctricos Cuando una carga q pasa a través de un elemento de un circuito (independientemente del elemento que sea) la variación de energía potencial de la carga es: La energía entregada/liberada en la unidad de tiempo (potencia): Una fuente de f.e.m. entregará potencia al circuito. Un resistor recibirá potencia en el circuito.

potencia en un resistor La energía transmitida al resistor se emplea en aumentar el movimiento de las cargas (electrones). Estos, golpean con los átomos del material y transfieren gran parte de su energía. La energía en el resistor se disipa a razón de RI2 (Efecto Joule). En este proceso, el resistor puede aumentar su temperatura, y en algunos casos puede ocurrir su ruptura. Así, cada resistor tiene un límite de potencia de trabajo (potencia nominal).