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Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
para Ingeniería Técnica Industrial
Leyes básicas de la conducción
eléctrica
012345-
Introducción
Corriente eléctrica
Ley de continuidad
Ley de Ohm
Efecto Joule
Fuerza magnéticas sobre cables
Joaquín Mur Amada
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0- Introducción
En la primera parte del curso (Electrostática)
las cargas están quietas (en equilibrio) y en
estado estacionario.
El último tema que se estudia antes del 1er
parcial es el de la corriente eléctrica (Tema 5
en I.T. Electrónica y Tema 8 en I.T. Eléctrica)
En el segundo parcial está dedicado al campo
magnético. ¡Una corriente genera un campo
magnético y un campo magnético puede
generar una corriente!.
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Corriente = cargas en movimiento
En Electrostática las cargas están quietas.
Si se aporta energía de forma continua al
sistema, se impide que las cargas estén en
reposo  Las cargas se mueven  a este
fenómeno se le denomina CONDUCCIÓN
ELÉCTRICA.
Para que las cargas se muevan dentro de un
material, tenemos que mantener un campo E
 una fuente de energía (química en
baterías, mecánica en generadores, solar...)
que mantiene el E dentro del conductor
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¡La corriente es muy útil!
En casi todas las aplicaciones de la
electricidad y el magnetismo es necesaria la
corriente: estufas eléctricas, iluminación,
motores / generadores eléctricos,
electrodomésticos...
La corriente proporciona una forma práctica
de transmitir y transformar energía:
P=V·I
Ejemplo: E y potencial creado por
dos cargas
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Potencial en el plano anterior
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Movimiento de una carga en
presencia de otras dos
7
Esta asignatura requiere visión
espacial y creatividad... visor
8
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Bola luminosa
Un circuito electrónico carga la bola del centro con carga
+ y -, alternativamente, unas 40.000 veces por segundo.
Las cargas que hay dentro del gas se mueven en la
dirección del campo eléctrico, que continuamente
invierte su dirección. Estas cargas chocan, de vez en
cuando, con moléculas de gas, emitiendo fotones (luz).
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Apantallamiento electrostático
El concepto de campo eléctrico es poco intuitivo,
porque no lo podemos ver, sólo podemos observar sus
efectos...
Utilizando conductores, podemos confinar el campo
eléctrico en zonas
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1- Corriente eléctrica
Corriente eléctrica = tasa o flujo de carga
que pasa por una región del espacio
Corriente en un fluido Corriente en conductor
Origen: molécula de
agua que se mueve.
Origen: carga que se
mueve.
Caudal: Cantidad de
fluido que pasa por una
sección de una tubería
por unidad de tiempo
Intensidad: Cantidad de
carga que pasa por una
sección de un cable por
unidad de tiempo
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Analogía canal o tubería / cable
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Símil corriente fluidos / eléctrica
Corriente en un fluido
Corriente eléctrica
Velocidad en cada punto Densidad de corriente
del fluido
en cada punto del
conductor
El agua circula desde
puntos a mayor altura
(de mayor energía
potencial gravitatoria) a
puntos de menor
energía potencial.
La corriente y las cargas
positivas + circulan
desde puntos de mayor
potencial eléctrico a
puntos de menor
potencial.
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Símil corriente fluidos / eléctrica
Corriente en un fluido
Corriente eléctrica
Para que el fluido circule
en un circuito cerrado, es
necesario colocar una
turbina que bombee el
fluido
Para que una corriente
estable circule por un circuito es necesario un generador que “bombee cargas”
desde un potencial menor a
un potencial mayor
2- Ley de continuidad
(Ley de Kirchoff para la corriente)
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En un circuito, como sólo se acumula carga en los
condensadores, la corriente que circula por un
cable no varía a lo largo de él y en un nudo se
cumple Isaliendo = Ientrando
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3-Ley de Ohm
La diferencia de potencial en los extremos de
una resistencia es proporcional a la corriente
que circula  V = R·I Comprobación Ley Ohm
Si miramos con un microscopio, veríamos que
en cualquier punto de un material óhmico, el
campo eléctrico (E) es proporcional a la densidad de corriente ( J ). La constante de proporcionalidad se llama resistividad () y su
inversa es la conductividad () del material.
EJ
(ley de Ohm microscópica)
Circuitos eléctricos 1
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Circuitos eléctricos 2
Corriente alterna
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Clasificación de los materiales según
su conductividad
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21
Ejemplos de materiales conductores
Sólidos:Metales, componentes electrónicos
Líquidos: electrolitos de pilas y acumuladores
Gases ionizados: fluorescentes, ionosfera,
rayos en tormentas.
Incluso es posible que existan corrientes
fuera de un conductor:


Haz de electrones en el tubo de imagen de la TV
A través del dieléctrico de un condensador
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4- Efecto Joule
Si conectamos una fuente de alimentación a:




Un motor  energía mecánica
Acumulador o batería  energía química
Condensador  energía electrostática
Resistencia  se disipa en forma de calor
La potencia que se disipa en forma de calor
en una resistencia es:
2
V
P  V I   R I  I  R I2 
R

Muchas veces, este fenómeno condiciona el diseño de
componentes eléctricos y electrónicos.
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Aplicaciones del Efecto Joule
Este efecto se puede aplicar para:



Calentar: esfufa, horno eléctrico
En una bombilla, el filamento se calienta tanto
que llega a emitir luz. Un fusible... se funde
En un tubo fluorescente, las cargas, que se
mueven, chocan con moléculas de gas emitiendo
fotones que interactúan con el recubrimiento
fluorescente...
Frecuentemente, este efecto es un problema

Muchas veces, este fenómeno condiciona el
diseño de máquinas eléctricas y componentes
electrónicos.
Comprobación experimental
efecto Joule
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A bajas temperaturas, un material emite radiación
infrarrojo. Alrededor de 700º empieza a ponerse
rojo (espectro visible)... A 2000º emite una luz
blanca (bombilla).
Hay materiales cuyo color varía con la temperatura.
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Ejemplo: El rayo
Imágenes de rayos
Explicación de cómo se forman
 Ruptura
dieléctrica
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5 - Fuerzas magnéticas sobre cables
La corriente crea campo magnético,
deformando las líneas líneas de
campo magnético, que actúan
como “gomas” que ejercen fuerza
sobre el conductor
N
N
N
f
S
S
E
S