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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.
•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).
1.FLUJO DE CARGA
Cuando los extremos de un conductor
están sometidos a potenciales eléctricos
distintos fluye carga de un extremo a
otro.
E
e
e
Conductor metálico
e
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.
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
+
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
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
•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.
El esquema siguiente explica con una
analogía hidráulica dos sistemas.
BATERIA
RED DOMICILIARIA
•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.
OTRAS UNIDADES
1 A = 1• 103 mA (miliampere)
1 A = 1 • 10 6A (microampere)
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).
•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
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
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).
•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.
•La resistencia eléctrica es menor en
los cables gruesos que en los delgados.
•Los cables largos oponen
resistencia que los cortos.
más
•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.
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:
R
L
A
: Cualidad del conductor
L: Largo del conductor
A: Sección transversal del conductor
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.
difencia de voltaje
corriente 
resistenci a
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
V1
R
V2
V
I
R
La relación entre las unidades en que
se miden estas cantidades es:
volt
1ampere  1
ohm

V
1A  1

• La corriente eléctrica es inversamente
proporcional a la resisitencia
• La corriente eléctrica es proporcional al voltaje
aplicado
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)
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.
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
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
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
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
PROPIEDADES DEL CIRCUITO SERIE
1.RESPECTO DE LA CORRIENTE
Se caracterizan porque la corriente es la misma en
todos los componentes del circuito
I: Permanece constante
2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA
Dado los valores de todas las resistencias
parciales del circuito, se puede obtener una
resistencia total del circuito.
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=
V
vi + v1+ v2
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.
ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO
RESISTORES SERIE
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:
U  q  V  q  fem
I
fem
Esta pérdida de energía
potencial
cada
ocurre
en
resistencia.
Calculando la pérdida
Vi
fem
que genera cada una de
ellas, se obtiene:
U i  qVi ; U1  qV1 ; U 2  qV2
V1
V2
Por el principio de conservación de la energía
U  U i  U1  U 2
q  fem  qVi  V1  V2 
fem  Vi  V1  V2
*
fem  I i  ri  I1  r1  I 2  r2 pero I i  I1  I 2  I
Luego,
fem  ri  r1  r2   I
fem  Req  I
En general, si un circuito tiene n resistencias en
serie, se cumple:
fem del circuito es :
fem  V1  V2  V3    Vn
Resistencia equivalente es: Req  r1  r2  r3    rn
La resistencia equivalente en serie es siempre mayor que cualquier
resistencia individual.
La ley de Ohm para todo el circuito es:
V
I
Req
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
•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.
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.
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.
PROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELO
1.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.
I  I1  I 2  I 3
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.
1
1 1
1
 

Req R1 R2 R3
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.
fem  V1  V2  V3
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.
ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO
RESISTORES PARALELO
En efecto
I  I1  I 2  I 3
en cada resistor la caída de tensión es la misma.
Por la ley de ohm se obtiene :
V1 V2 V3
I  I1  I 2  I 3 


pero V1  V2  V3  fem
R1 R2 R3
 1
fem fem fem
1
1 

I 


fem 


R1
R2
R3
 R1 R2 R3 
fem
Pero :
I 
Req
Finalmente :
1
1
1
1



Req
R1 R2 R3
En general, si un circuito tiene n resistencias en
serie, la resistencia equivalente es:
1
1
1
1
1



 ... 
Req
R1 R2 R3
Rn
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:
V
I
Req
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.
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.
Observación:
Las figuras muestran las posibles maneras de conectar un
circuito básico y sencillo, como también los posibles
errores más frecuentes
NO
SI
SIMBOLOGIA
Interruptor
Generador de corriente alterna
Corriente alterna
Conexión a tierra
Conexión de pilas en serie
A
V
Amperímetro ( mide intensidad de corriente)
Voltímetro ( Mide tensión o voltaje)
Conexión de pilas en paralelo
Batería
Alambre de conexión
Resistencia
Condensador fijo
Condensador variable
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”.
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
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
+
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.
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.
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....
3º Finalmente se suman estas resistencias
equivalentes que se encuentran en paralelo.Esto
determina la resistencia equivalente total del
circuito
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.
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
+
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.
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.
AUTOEVALUACION
Determinar la resistencia equivalente en el circuito
R:
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.