ELECTRICIDAD.

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1 ELECTRICIDAD

2 CORRIENTE ELÉCTRICA El potencial eléctrico (o voltaje), es el responsable del flujo de cargas por un conductor (corriente eléctrica). Este flujo esta restringido por la resistencia que encuentra el flujo en los conductores.

3 Cuando el flujo se lleva a cabo en una sola dirección se llama corriente continua o directa (cc o cd) Cuando el flujo va y viene decimos que se trata de una corriente alterna (ca).

4 FLUJO DE CARGA Cuando los extremos de un conductor están sometidos a potenciales eléctricos distintos fluye carga de un extremo a otro. Las cargas libres bajo la acción de campos eléctricos son capaces de moverse de un punto a otro. Lo mismo sucede dentro de un conductor que entre sus extremos se aplica un campo eléctrico. E e e e Conductor metálico

5 En un circuito eléctrico el sentido del campo está dirigido del polo más alto ( designado con el símbolo +) al polo más bajo ( designado con símbolo - ) - + E En las pilas, baterías etc. es fácil distinguir el polo negativo del positivo +

6 CORRIENTE EN LOS METALES
En un conductor sólido el flujo de cargas se debe al movimiento de los electrones libres ubicados en las órbitas más lejanas del núcleo. El movimiento de los electrones, es en sentido contrario al campo. E

7 La rapidez de desplazamiento de cada electrón es de unos pocos mm/s, pero el efecto total del desplazamiento de la corriente alcanza valores cercanos a la velocidad luz. Movimiento de electrones Conductor + Potencial bajo Potencial alto

8 La carga fluye cuando existe una diferencia de potencial (diferencia de voltaje) entre los extremos de un conductor. El flujo de carga continúa hasta que ambos extremos alcanzan el mismo potencial. Si no hay diferencia de potencial, no hay flujo de carga por el conductor.

9 El esquema siguiente explica con una analogía hidráulica dos sistemas.
BATERIA

10 RED DOMICILIARIA

11 Un ampere es el flujo de carga igual a 1 Coulomb por segundo.
La corriente eléctrica se mide en ampere cuyo símbolo como unidad del SI es A. Un ampere es el flujo de carga igual a 1 Coulomb por segundo. Observación. La carga neta en un conductor es cero, esto es, el conductor en todo momento es un cuerpo neutro.

12 OTRAS UNIDADES 1 A = 1• 103 mA (miliampere) 1 A = 1 • 10 6A (microampere)

13 FUENTE DE VOLTAJE (V) La carga no fluye mientras no exista una diferencia de potencial. Los dispositivos para mantener esta diferencia de potencial se conocen con el nombre de fuente de voltaje o fem (fuerza electromotriz).

14 Las fuentes de voltaje (conocidas también como fuentes de poder) proporcionan la “presión eléctrica” necesaria para desplazar los electrones entre las terminales de un circuito

15 FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM)
Los generadores, pilas etc. entregan a las cargas una cantidad de energía necesaria para movilizarlas. Esa energía entregada por unidad de carga que recorre el circuito se denomina fuerza electromotriz. F.e.m

16 RESISTENCIA ELÉCTRICA
La cantidad de corriente que fluye por el circuito depende: Del voltaje que suministra la fem. De la resistencia que opone el conductor al flujo de carga (resistencia eléctrica).

17 La resistencia de un cable depende de la conductividad del material del que está hecho y también del espesor y de la longitud del cable Para una presión dada pasa más agua por un tubo grande que por uno pequeño. Análogamente para un voltaje dado, pasa más corriente por un cable de diámetro grande que por uno de diámetro pequeño.

18 La resistencia eléctrica es menor en los cables gruesos que en los delgados.
Los cables largos oponen más resistencia que los cortos.

19 La resistencia depende de la temperatura
La resistencia depende de la temperatura. En la mayoría de los casos, un aumento de la temperatura se traduce en un incremento en la resistencia del conductor. La resistencia de ciertos materiales se hace cero a temperaturas muy bajas.

20 Experimentalmente se ha encontrado que
La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms () en honor a Gerg Simon Ohm, físico alemán que estudio el efecto de la resistencia del cable en la corriente. Experimentalmente se ha encontrado que la resistencia de un conductor es: : Cualidad del conductor L: Largo del conductor A: Sección transversal del conductor

21 LEY DE OHM Ohm descubrió que la cantidad de corriente que pasa por por un circuito es directamente proporcional la diferencia de potencial entre sus terminales e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.

22 Esta relación entre voltaje, corriente y resistencia se conoce como ley de Ohm. Si representamos al voltaje por V, la corriente por I y la resistencia por R, la ley de Ohm queda expresada por: I R V1 V2

23 La relación entre las unidades en que se miden estas cantidades es:
La corriente eléctrica es inversamente proporcional a la resisitencia La corriente eléctrica es proporcional al voltaje aplicado

24 EFECTO DE DIVERSAS CORRIENTES ELÉCTRICAS EN EL CUERPO
I en ampere Efectos 0.001 Se puede sentir 0.005 Doloroso 0.010 Contrac. Musculares involuntarias (Espasmos) 0.015 Pérdida Control Muscular 0.070 Si pasa por el corazón, trastornos graves ( mortal si dura más de 1s)

25 CIRCUITOS ELECTRICOS La ley de ohm se cumple en forma muy restringida, solo para materiales conductores de especial naturaleza, en circuitos de cierta forma y para corrientes constantes. La técnica hace uso tan extenso de estos circuitos que la ley de ohm resulta de gran importancia.

26 La figura representa un circuito donde supondremos válida la ley de ohm. Con estos queremos decir que la intensidad de corriente varia proporcionalmente con la diferencia de potencial. Símbolos Fem constante (batería o pila) Interruptor de contacto Resistencia de un artefacto ri Resistencia interna de la fem

27 Las líneas continuas que unen las partes del circuito se consideran como elementos sin resistencia eléctrica. De este modo el trazo corto de B a C tiene resistencia cero. Bornes o terminales

28 SENTIDO DE LA CORRIENTE
En la fem hay dos bornes uno positivo (potencial mayor) y el otro negativo (potencial menor). Se ha convenido que la corriente circula desde el polo positivo al negativo ( sentido técnico) .El sentido real o físico es: Cargas negativas que van del polo negativo al positivo. La figura muestra el Sentido técnico, usado universalmente

29 CIRUITO RESISTORES EN SERIE
Las resistencias en este circuito están dispuestas en una configuración que se conoce como serie. Nótese que la corriente circula solo por un conductor continuo, no sufre bifurcaciones

30 PROPIEDADES DEL CIRCUITO SERIE
RESPECTO DE LA CORRIENTE Se caracterizan porque la corriente es la misma en todos los componentes del circuito I: Permanece constante

31 2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA
Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total del circuito.

32 3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE)
El voltaje registrado entre los terminales de la fem se reparte en cada una de las resistencias,incluyendo las propias de la fem.Así por la ley de ohm entre cada resistencia debe haber una caída de tensión. Se cumple que: V = vi + v1+ v2 V

33 ASOCIACIÓN DE FEM EN SERIE
La fem de una batería de pilas asociadas en serie es igual a la suma de la fem de cada pila. En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 6v.

34 ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES SERIE

35 Si cerramos el circuito accionando el interruptor D, una corriente circula por el circuito. Cada carga q que atraviesa este circuito pierde energía potencial, de acuerdo a la expresión: I fem

36 Esta pérdida de energía potencial ocurre en cada resistencia
Esta pérdida de energía potencial ocurre en cada resistencia. Calculando la pérdida que genera cada una de ellas, se obtiene: Vi V1 fem V2

37 Por el principio de conservación de la energía

38 En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, se cumple:
fem del circuito es : Resistencia equivalente es: La resistencia equivalente en serie es siempre mayor que cualquier resistencia individual. La ley de Ohm para todo el circuito es:

39 CIRCUITOS EN SERIE Cuando se cierra el interruptor, las bombillas
reciben corriente de forma inmediata. La corriente no se apiña en cada una sino que fluye. Si se funde el filamento de alguna bombilla o se interrumpe alguna parte del trayecto todas las bombillas se apagan, se genera un circuito abierto

40 La corriente dispone de un solo
camino para recorrer el circuito. Al paso de la corriente se opone la resistencia de cada dispositivo, por lo que la suma de todas las resistencias da la resistencia total. El valor numérico de la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia total del circuito según la Ley de Ohm. La energía suministrada por la fuente se reparte en partes iguales entre los dispositivos.

41 DESVENTAJAS DEL CIRCUITO SERIE
Si una parte del circuito falla, toda la corriente eléctrica cesa y el circuito detiene su movimiento. Un ejemplo claro de esto lo constituyen las luces para árboles de Navidad, en donde si se quema una luz dejan de funcionar todas las demás. Los circuitos de domiciliarios no son en serie, por eso no tenemos problemas mayores cuando se quema una ampolleta.

42 CIRUITO RESISTORES EN PARALELO
La configuración de este circuito se representa en la figura. Nótese que la suma de las corrientes parciales en cada rama, es igual a la corriente total.

43 PROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELO
RESPECTO DE LA CORRIENTE Se caracterizan porque la corriente que emerge de la fem es igual a la suma de las corrientes parciales que circula por cada rama.

44 2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA
Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total (resistencia equivalente) del circuito.

45 3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE)
El voltaje registrado entre los terminales de la fem es el mismo que se registra entre cada una de las resistencias.

46 ASOCIACIÓN DE FEM EN PARALELO
La fem de una batería de pilas asociadas en paralelo es igual a la diferencia de potencial de cada pila.En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 1,5v.

47 ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES PARALELO

48

49 La ley de Ohm para todo el circuito es:
En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, la resistencia equivalente es: La resistencia equivalente de resistores conectados en paralelo siempre es menor que la resistencia más pequeña del grupo. La ley de Ohm para todo el circuito es:

50 CIRCUITOS EN PARALELO Cada bombilla cuenta con un
camino independiente de una terminal de la batería a la otra. En el diagrama hay 3 caminos individuales, cada uno con su bombilla. La corriente de una bombilla no pasa por las otras. Un corte en uno de los caminos no interrumpe el flujo de cargas a los demás.

51 UNA PILA Y UNA AMPOLLETA
Cada dispositivo funciona de manera independiente. El voltaje es el mismo para cada bombilla. La Ley de Ohm se aplica a cada rama por separado y no a la totalidad del sistema. La corriente total del circuito es igual a la suma de las corrientes de sus ramas. A medida que se agregan ramas la resistencia del circuito en total es menor.

52 Observación: Las figuras muestran las posibles maneras de conectar un circuito básico y sencillo, como también los posibles errores más frecuentes NO SI

53 SIMBOLOGIA Interruptor Generador de corriente alterna
Conexión a tierra Conexión de pilas en serie

54 A Amperímetro ( mide intensidad de corriente) V Voltímetro ( Mide tensión o voltaje) Conexión de pilas en paralelo

55 Batería Alambre de conexión Resistencia Condensador fijo Condensador variable

56 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN EN CIRCUITOS
Intensidad de corriente y amperímetro Para medir la intensidad de corriente se utiliza el amperímetro de la siguiente manera: 1° Debe colocarse en el modo corriente alterna ( CA) o corriente continua ( CC) según corresponda. En los amperímetros para CC la corriente entre por el polo el positivo y sale por el negativo. Para CA este cuidado es innecesario. 2° Debe instalarse en el circuito de modo tal que toda la corriente pase por él. Esta manera de conectar se llama “ Conexión en serie”.

57 + respectiva resistencia.
12,3 3° El amperímetro puede instalarse antes o después de la respectiva resistencia. 4° Si la conexión se realiza al revés el amperímetro marcará una cantidad con signo negativo. Estos aparatos que permiten medir intensidad, voltaje y resistencia se conocen como multitester

58 + Caída de tensión y voltímetro
Para medir la caída de tensión el voltímetro se instala de la siguiente manera: 1° Debe colocarse en paralelo con respecto a la resistencia 2º Igual que con el amperímetro ubicar una escala adecuada y en el modo de corriente alterna o continua. 20 v +

59 CIRCUITO COMPUESTO La figura siguiente muestra una asociación de resistencias.En ella hay dos resistencias en paralelo; 2R y R x que a su vez está en serie con una tercera resistencia R. El grado de dificultad para la solución de los circuitos compuestos depende de lo complejo que sea la asociación entre las resistencias. Los circuitos más complejos suponen conocer las leyes de Kirchoff. Tema que trataremos más adelante.

60 A continuación un ejemplo de cómo resolver circuitos mixtos con un grado de exigencia menor.
La figura muestra un asociación de cinco resistores. Los dos primeros (las de 10) están en serie,y éstos en paralelo con los otros tres. En estos últimos se observa que los resistores de 8  están en paralelo y a su vez están en serie con el resistor de 16.

61 Solución: 1º Se determina la resistencia equivalente entre las resistencias de 8 asociadas en paralelo. 2º Se determina la resistencia equivalente de aquellas que se encuentran en serie. Se obtiene....

62 3º Finalmente se suman estas resistencias equivalentes que se encuentran en paralelo.Esto determina la resistencia equivalente total del circuito

63 FUSIBLE Y SOBRECARGA Los artefactos más modernos usan interruptores automáticos que funcionan mediante imantación, así, cuando el circuito se abre no es necesario reemplazar el automático sino solamente volverlo a su posición normal.

64 Corriente en los líquidos
En un conductor líquido ( electrolito), como por ejemplo una solución acuosa de NaCl, las cargas libres la constituyen los iones positivos y iones negativos. Cuando se aplica un campo eléctrico, los iones positivos se mueven en le mismo sentido del campo y los negativos en sentido contrario. E +

65 Corriente en los gases En ellos el movimiento de carga se debe a iones positivos, iones negativos y a los electrones libres. El ion positivo se mueve en sentido del campo y los otros dos en sentido contrario al campo. Es lo que ocurre, por ejemplo, en un tubo fluorescente.

66 AUTOEVALUACION ¿Qué le ocurre a las demás bombillas cuando se funde una de un circuito en serie? R: Si se quema el filamento de una, el circuito se abre y se interrumpe el paso de corriente, por lo que todas las bombillas se apagan. ¿Qué le ocurre a la intensidad luminosa de cada bombilla de un circuito en paralelo cuando se añaden más bombillas en paralelo al circuito? R: La intensidad de cada bombilla no cambia cuando se agregan o quitan bombillas, ya que el camino hacia cada una es independiente y tiene la misma energía que la producida por el generador.

67 AUTOEVALUACION Determinar la resistencia equivalente en el circuito R:

68 AUTOEVALUACION Si tres bombillas están conectadas en serie a una batería de 6 v ¿cuántos volts se aplican a cada una de ellas? R: En los circuitos en serie la energía suministrada por el generador (batería) se reparte equitativamente entre los dispositivos (bombillas) por lo tanto cada una recibe 2 v.