11

UNIDAD VUNIDAD V

ELECTRICIDAD ELECTRICIDAD

22

CONTENIDOCONTENIDO

CARGA ELÉCTRICACARGA ELÉCTRICA LEY DE COULOMBLEY DE COULOMB FUERZA ELECTRICAFUERZA ELECTRICA CAMPO ELÉCTRICOCAMPO ELÉCTRICO POTENCIAL ELÉCTRICOPOTENCIAL ELÉCTRICO CORRIENTE ELÉCTRICACORRIENTE ELÉCTRICA RESISTENCIA ELÉCTRICARESISTENCIA ELÉCTRICA LEY DE OHMLEY DE OHM CIRCUITOS ELECTRICOSCIRCUITOS ELECTRICOS RESISTENCIAS EN SERIE Y PARALELORESISTENCIAS EN SERIE Y PARALELO LEYES DE KIRCHOFFLEYES DE KIRCHOFF

33

CARGA ELECTRICACARGA ELECTRICA

44

ATOMOATOMO

La materia esta formada por La materia esta formada por átomos, que a su vez están átomos, que a su vez están formados por:formados por: Electrones: carga (-), alrededor del Electrones: carga (-), alrededor del

núcleo, no confieren masa.núcleo, no confieren masa. Protones: carga (+), adentro del Protones: carga (+), adentro del

núcleo, confieren masa.núcleo, confieren masa. Neutrones: carga 0, adentro de Neutrones: carga 0, adentro de

núcleo, confieren masa.núcleo, confieren masa.

55

CARGA ELECTRICACARGA ELECTRICA

Los protones tienen carga eléctrica +e.Los protones tienen carga eléctrica +e. Los electrones tienen carga eléctrica –e.Los electrones tienen carga eléctrica –e.

e= 1.6x10e= 1.6x10-19 -19 cc Se dice que un cuerpo:Se dice que un cuerpo:

tiene carga + cuando tiene deficiencia de electrones.tiene carga + cuando tiene deficiencia de electrones. Tiene carga – cuando tiene exceso de electrones.Tiene carga – cuando tiene exceso de electrones.

UNIDADES:UNIDADES: Coulombio (c)Coulombio (c)

66

FUERZAS ELECTRICASFUERZAS ELECTRICAS

77

Cuando se enfrentan 2 Cuando se enfrentan 2 cargas, se pueden observar cargas, se pueden observar ciertos efectos:ciertos efectos: Las cargas del mismo signo se Las cargas del mismo signo se

repelen.repelen. Las cargas de signos contrarios Las cargas de signos contrarios

se atraen.se atraen.

Esto implica la presencia de Esto implica la presencia de fuerzas: FUERZAS fuerzas: FUERZAS ELECTROSTÁTICASELECTROSTÁTICAS

88

LEY DE COULOMBLEY DE COULOMB

El valor de la fuerza electrostática se El valor de la fuerza electrostática se puede calcular con la ley de Coulomb:puede calcular con la ley de Coulomb:

F= kF= kee.q.q 11.q.q 22

rr22

kkee=9.10=9.1099 N.m N.m22/c/c22

r= distancia entre las cargas (m)r= distancia entre las cargas (m) qq11 y q y q22= cargas (c)= cargas (c)

99

LEY DE COULOMBLEY DE COULOMB

"La fuerza de atracción o repulsión entre "La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas es:dos cargas eléctricas es: directamente proporcional al producto de las directamente proporcional al producto de las

cargas .cargas . inversamente proporcional al cuadrado de la inversamente proporcional al cuadrado de la

distancia que las separa".distancia que las separa".

1010

FF1212 y F y F2121 son pares acción son pares acción reacción, por lo tanto:reacción, por lo tanto:

FF1212 = -F = -F2121

FF1212 es la fuerza que ejerce la es la fuerza que ejerce la carga qcarga q11 sobre q sobre q22

FF2121 es la fuerza que ejerce la es la fuerza que ejerce la carga qcarga q22 sobre q sobre q11

Ambas fuerzas se encuentran Ambas fuerzas se encuentran en la recta de acción que une en la recta de acción que une ambas cargas.ambas cargas.

1111

CAMPO ELÉCTRICOCAMPO ELÉCTRICO

1212

Una partícula cargada genera una serie de Fuerzas en el Una partícula cargada genera una serie de Fuerzas en el espacio en el que se encuentra, se genera así lo que se espacio en el que se encuentra, se genera así lo que se llama un CAMPO DE FUERZAS, en este caso un CAMPO llama un CAMPO DE FUERZAS, en este caso un CAMPO ELÉCTRICO.ELÉCTRICO.

Si en un punto cualquiera del espacio, se coloca una Si en un punto cualquiera del espacio, se coloca una carga de prueba, esta sentirá una fuerza de atracción o carga de prueba, esta sentirá una fuerza de atracción o repulsión.repulsión.

1313

El campo eléctrico viene dado por:El campo eléctrico viene dado por:

E = F/qE = F/q00

E= E= KK ee.q.q.q.q0 0

qq00.r.r22

E = E = KK ee.q.q

rr22

UNIDADES:UNIDADES:[E]=[F]/[q]= N/c[E]=[F]/[q]= N/c

1414

POTENCIAL ELÉCTRICOPOTENCIAL ELÉCTRICO

DEFINICIÓN:DEFINICIÓN:el potencial eléctrico en un punto, es el trabajo el potencial eléctrico en un punto, es el trabajo

necesario para trasladar una carga positiva necesario para trasladar una carga positiva unitaria (qunitaria (qoo)desde el infinito hasta cierto punto.)desde el infinito hasta cierto punto.

V= V= WW qq00

Unidades: Unidades: [V]=[W]/[q]= J/c = VOLTIOS (V)[V]=[W]/[q]= J/c = VOLTIOS (V)

1 voltio = 1 Joule/coulomb1 voltio = 1 Joule/coulomb

1515

DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE 2 PUNTOS A y B2 PUNTOS A y B

Es el trabajo necesario para mover una Es el trabajo necesario para mover una carga de prueba positiva unitaria desde A carga de prueba positiva unitaria desde A hacia B.hacia B.

Vba= Vb – Va=Vba= Vb – Va=WabWabqq00

tomando Va=0 en el infinito:tomando Va=0 en el infinito:V= V= WW

qqoo

1616

CAMPO ELÉCTRICO PARA UNA CAMPO ELÉCTRICO PARA UNA CARGA PUNTUALCARGA PUNTUAL

V= V= WW qq00

V= V= F.rF.r = = K.q.qK.q.q 00. r. r

qq00 qq00.r.r22

V =KV =K.q..q.

rr

Solamente depende de la distancia r, por lo que a la misma distancia, igual campo eléctrico (SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES)

r

1717

Superficies equipotencialesSuperficies equipotenciales

1818

Corriente eléctricaCorriente eléctrica

1919

La La corriente eléctricacorriente eléctrica es el es el movimiento de cargas eléctrica a movimiento de cargas eléctrica a través de un cable metálico o través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico.cualquier otro conductor eléctrico.

La intensidad de la corriente eléctrica La intensidad de la corriente eléctrica (I) se define como la cantidad de (I) se define como la cantidad de cargas (q) que circula en cierto tiempo cargas (q) que circula en cierto tiempo (t) en un conductor.(t) en un conductor.

I = q/tI = q/t

UNIDADESUNIDADES[I]=[q]/[t]=c/seg = AMPERE (A)[I]=[q]/[t]=c/seg = AMPERE (A)

1 A = c/seg 1 A = c/seg

2020

RESISTENCIA ELÉCTRICARESISTENCIA ELÉCTRICA

2121

RESISTENCIA RRESISTENCIA R

Se denomina resistencia eléctrica a la dificultad que Se denomina resistencia eléctrica a la dificultad que ofrece un material para conducir la corriente.ofrece un material para conducir la corriente.

La resistencia de un conductor depende de la longitud La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (L ), de su sección (A), del tipo de material y del mismo (L ), de su sección (A), del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura de la temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:siguiente expresión:

R = R = ρρ. . LL AA

R: resistencia (R: resistencia (ΩΩ)) r= resistividad específica (r= resistividad específica (ΩΩ.m).m) L=longitud del conductor (m)L=longitud del conductor (m) A=sección del conductor (mA=sección del conductor (m22))

2222

LEY DE OHMLEY DE OHM

2323

LEY DE OHMLEY DE OHMI = I = VV

RR La intensidad de corriente (I) que circula por un La intensidad de corriente (I) que circula por un

conductor es conductor es directamente proporcional a la DIFERENCIA DE directamente proporcional a la DIFERENCIA DE

POTENCIAL (V) aplicada en sus extremos ePOTENCIAL (V) aplicada en sus extremos e inversamente proporcional a la RESISTENCIA (R).inversamente proporcional a la RESISTENCIA (R).

UNIDADES:UNIDADES: [I]= Ampere (A)[I]= Ampere (A) [V]= Voltios (V)[V]= Voltios (V) [R]= Ohms ([R]= Ohms (ΩΩ))

V

I R

2424

Circuitos eléctricosCircuitos eléctricos Son una serie de elementos eléctricos Son una serie de elementos eléctricos

conectados eléctricamente entre si para conectados eléctricamente entre si para generar, transportar o modificar señales generar, transportar o modificar señales eléctricas.eléctricas.

ELEMENTOS:ELEMENTOS: ConectorConector: Hilo conductor de resistencia : Hilo conductor de resistencia

despreciable (idealmente cero) que une despreciable (idealmente cero) que une eléctricamente dos o más elementos. eléctricamente dos o más elementos.

GeneradorGenerador o o fuentefuente: Elemento que : Elemento que produce electricidad. produce electricidad.

NudoNudo o o nodonodo: Punto de un circuito : Punto de un circuito donde concurren varios conductores donde concurren varios conductores distintos. distintos.

RamaRama: Conjunto de todos los elementos : Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos de un circuito comprendidos entre dos nudos consecutivos.nudos consecutivos.

CircuitoCircuito: Red con al menos una línea : Red con al menos una línea cerrada por la que puede circular la cerrada por la que puede circular la corriente. corriente.

La corriente circula espontáneamente desde zonas de mayor potencial a menor potencial

2525

RESISTENCIAS EN SERIERESISTENCIAS EN SERIE

2626

RESISTENCIAS EN SERIERESISTENCIAS EN SERIE

Se puede reemplazar las dos Se puede reemplazar las dos resistencias R1 y R2 por una sola resistencias R1 y R2 por una sola resistencia (Rresistencia (Reqeq) cuyo valor viene ) cuyo valor viene dado por:dado por:

RReqeq = R1 + R2 = R1 + R2

2727

RESISTENCIAS EN RESISTENCIAS EN PARALELOPARALELO

2828

Se pueden reemplazar las Se pueden reemplazar las resistencias R1 y R2 por una sola resistencias R1 y R2 por una sola resistencia (Req) cuyo valor resistencia (Req) cuyo valor viene dado por:viene dado por:1 = 1 + 11 = 1 + 1

Req R1 R2Req R1 R2

2929

LEYES DE KIRCHOFFLEYES DE KIRCHOFF

3030

LEYES DE KIRCHOFFLEYES DE KIRCHOFF

1.1. "La suma de las "La suma de las corrientes que corrientes que llegan a un nodo (o llegan a un nodo (o unión) es igual a la unión) es igual a la suma de las suma de las corrientes que salen corrientes que salen del nodo" del nodo" II11 = I = I22 + I + I33

3131

Ejemplo 1Ejemplo 1

1.1. ““La suma de las La suma de las variaciones de variaciones de potencial a lo largo potencial a lo largo de un circuito debe de un circuito debe ser igual a cero”ser igual a cero”

Ejemplo 2: calcular la intensidad de corriente que circula Ejemplo 2: calcular la intensidad de corriente que circula por cada ramapor cada rama

3232

3333

3434

FINFIN