Download CIRCUITOS SIMPLES Y RESISTENCIAS EN SERIE Un circuito

CIRCUITOS SIMPLES Y RESISTENCIAS EN SERIE
Un circuito eléctrico consiste en cierto
número de ramas unidas entre sí, de
modo que al menos una de ellas cierre la
trayectoria que se proporciona a la
corriente. El circuito más sencillo consta
de una sola fuente de fem unida a una
sola resistencia. Si  representa la fem y
R indica la resistencia total, la ley de ohm
queda de la siguiente manera:
 = IR
Donde I es la corriente que circula por el circuito. Toda la energía que se gana
mediante una carga que pasa a través de la fuente de fem se pierde debido al flujo
a través de la resistencia.
Si se considera la adición de ciertos elementos
al circuito, se dice que dos o más elementos
están en serie si tienen un solo punto en común
que no está conectado a un tercer elemento.
Para aplicar la ley de ohm de forma adecuada
en un circuito con dos o más resistencias
conectadas en serie es necesario calcular una
resistencia equivalente, para esto se debe
sumar el valor de cada una de las resistencias individuales.
R = R1 + R2 + R3 +. . .
En resumen, la corriente eléctrica es igual
en cualquier parte de un circuito en serie. El
voltaje a través de cierto número de
resistencias en serie es igual a la suma de
los voltajes correspondientes a cada una de
ellas. La resistencia equivalente de cierto
número de resistencias en serie es igual a la
suma de las resistencias individuales.
RESISTENCIAS EN PARALELO
“ Diagrama de circuito en serie”
Un circuito en paralelo es aquel en el que dos o más componentes se conectan a
dos puntos comunes del circuito. En este tipo de
conexión la corriente se divide entre los elementos
que se encuentran conectados.
La corriente total en un circuito en paralelo es igual
a la suma de las corrientes en las ramas
individuales. Las caídas de voltaje a través de
todas las ramas del circuito en paralelo deben ser
de igual magnitud. El reciproco de la resistencia
equivalente es igual a la suma de los recíprocos
de las resistencias individuales conectadas en paralelo como se expresa a
continuación:
1
1
=
R
1
+
R1
1
+
R2
+ . . .
R3
La resistencia equivalente de dos resistencias conectadas en paralelo es igual a
su producto dividido entre su suma:
R1R2
R =
R1 + R 2
Diagrama de un circuito en paralelo
Circuito Mixto
Es simplemente una combinación de resistencias en serie y paralelo. Y se deben
aplicar las mismas reglas que se mencionaron anteriormente.
Diagrama de un circuito mixto
ANTECEDENTES DEL ELECTROMAGNETISMO
El fenómeno del magnetismo se conoce desde hace miles
de años. Las manifestaciones conocidas antiguamente son
las que corresponden a los imanes naturales o piedras
imán, como la magnetita.
Fueron los griegos quienes primero reflexionaron sobre las
maravillosas propiedades de la magnetita, una piedra
negra capaz de atraer objetos de hierro. Alrededor del año
600 antes de Nuestra Era, Tales de Mileto describió al
imán en forma detallada.
Imagen de Tales de Mileto
Dos siglos después, Platón hizo decir a Sócrates que
la magnetita no sólo atraía anillos de hierro, sino que
les impartía un poder similar para atraer a otros
anillos, fenómeno que en la actualidad llamamos
magnetización por inducción. De esta manera se
formaban cadenas de anillos, colgados unos de otros.
El término magnetismo viene de Magnesia, una ciudad
del Asia Menor donde abundaba el mineral. Según otra versión, el nombre tiene su
origen en la leyenda del pastor Magnes, quien se
quedó pegado a la tierra, ya que los clavos de sus
zapatos fueron atraídos por la magnetita.
En China, la primera referencia a este fenómeno se
encuentra en un manuscrito del siglo IV a. C. titulado
Libro del amo del valle del diablo: “La magnetita atrae
al hierro hacia sí o es atraída por éste”. La primera
mención sobre la atracción de una aguja aparece en
un trabajo realizado entre los años 20 y 100 de
nuestra era: “La magnetita atrae a la aguja”.
El científico Shen Kua (1031-1095) escribió sobre
la brújula de aguja magnética y mejoró la
precisión en la navegación empleando el
concepto astronómico del norte absoluto. Hacia
el siglo XII los chinos ya habían desarrollado la
técnica lo suficiente como para utilizar la brújula
para mejorar la navegación. Alexander Neckham
fue el primer europeo en conseguir desarrollar
esta técnica en 1187.
Posteriormente, el físico danés Hans Christian Oersted, hizo pasar una
determinada corriente eléctrica por un
alambre y lo acercó a una aguja
imantada. La aguja se desvió hacia un
lado, apartándose de su posición inicial
y hacia el otro cuando la corriente fue
dirigida
en
sentido
inverso,
demostrando con esto, que una
corriente
generaba
un
campo
magnético.
CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES E INTERACCIONES MAGNÉTICAS
LOS IMANES Y EL MAGNETISMO
Determinados cuerpos y especialmente la magnetita, tienen la propiedad de atraer
limaduras de hierro. A tales cuerpos se les llama imanes naturales.
Imanes artificiales son cuerpos metálicos a los que se ha comunicado la propiedad
del magnetismo por frotamiento con imanes naturales
o por la acción de corrientes eléctricas en forma
adecuada; tales imanes suelen ser de acero, en
forma de barra o de herradura.
La máxima atracción de los imanes reside en sus
extremos, llamados polos; en su parte central (línea
neutra) la atracción es nula.
“Imán”
Se pueden demostrar estos hechos introduciendo un imán en limaduras de hierro;
al sacarlo de ellas, se observa cómo quedan adheridas a sus extremos en
cantidad que decrece hacia la zona central, en la cual las limaduras no se
adhieren.
Una laminilla de acero imantado, de forma
rómbica constituye un magnetómetro (dipolo
magnético). Un magnetómetro, que puede girar
libremente alrededor de su centro, se orienta con
uno de sus polos hacia el norte “N” geográfico y el
otro hacia el sur “S”. Al extremo orientado hacia el
norte se llama polo norte del imán; al opuesto,
polo sur.
Colocando dos largos imanes con sus polos N muy
próximos se observa una repulsión; lo mismo ocurre si
los polos aproximados son los S. Si se aproxima un
polo norte a uno sur, se observa una atracción. “Polos
magnéticos de la misma naturaleza se repelen y de
distinta se atraen”.
Si se corta una barra magnética por la línea neutra, en su separación se obtienen
dos imanes, ambos completos, con sus polos norte y sur. Sin importar cuantas
veces se divida un imán, siempre se obtendrán dos imanes completos. En todo
imán las líneas de fuerza salen del polo norte y entran por el polo sur y van del sur
al norte por el interior del imán.
INTERACCIONES ELÉCTRICAS Y MAGNÉTICAS
Hasta este momento se han descrito
fenómenos que presentan determinadas
sustancias a los cuales llamamos fenómenos
magnéticos. En principio, el magnetismo no
parece tener nada en común con la electricidad,
de hecho así se pensaba en los primeros
tiempos del desarrollo de la Física como
ciencia; pero en realidad, magnetismo y
electricidad están relacionados.
Una corriente eléctrica que fluye por un hilo conductor es capaz de crear un
campo magnético de líneas de fuerza circulares
en el plano perpendicular a dicho conductor.
Un magnetómetro se desvía al encontrarse en
presencia de una corriente continua con respecto
a la dirección Norte –Sur.
Un magnetómetro situado en el centro de un
circuito circular, se orienta
perpendicularmente al plano del circuito (siempre que la
intensidad de la corriente sea tal que las acciones del campo
magnético terrestre sean despreciables frente a las del campo
magnético creado por el circuito).
Una espira de corriente es equivalente en todas sus propiedades
magnéticas a un dipolo magnético a distancias grandes
comparadas con las dimensiones de la espira.
CAMPO MAGNÉTICO Y SU REPRESENTACIÓN
Todo imán esta rodeado por un espacio, en el cual se manifiestan sus efectos
magnéticos. Dichas regiones se llaman campos magnéticos y son representados
mediante las líneas de fuerza o líneas de flujo magnético. La dirección de una
línea de flujo en cualquier punto tiene la misma dirección de la fuerza magnética
que actuaría sobre un polo norte imaginario aislado y colocado en ese punto.
Campo magnético de un imán
REGLA DEL PULGAR DE LA MANO DERECHA
Si el conductor se toma con la mano derecha de modo que el pulgar apunte en la
dirección de la corriente convencional, los demás dedos que se sujetan al
conductor indicarán la dirección del campo magnético.
Regla del pulgar de la mano derecha
LEYES DE ELECTROMAGNETISMO
LEY DE BIOT Y SAVART
La inducción magnética producida por un
elemento de corriente estacionaria en un punto
del espacio, es un vector perpendicular al plano
determinado por el elemento de corriente y el
punto; de sentido de giro de un sacacorchos que
avanza con la corriente.
0 I dl x r
dB =
4
r
3
LEY DE AMPERE
En un campo magnético, la circulación del vector
inducción a lo largo de una curva cerrada C es igual a
0 veces la intensidad de corriente que corta el área
de dicha curva. Donde 0 representa la permeabilidad magnética.
B dl = 0 I
c
LEY DE LENZ
La corriente inducida se opone a la variación del flujo magnético que la produce.
LEY DE FARADAY
Siempre que varía el flujo magnético que atraviesa un
circuito, se origina en él una corriente inducida; la fuerza
electromotriz de inducción tiene el valor de la velocidad
de variación del flujo.
d
 =
dt