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ELECTRICIDAD
Protones
Interacción entre cargas  Ley de los signos
Electrones
Fuerza eléctrica
Fenómeno físico originado por cargas eléctricas estáticas o en
movimiento y por su interacción
CAMPO ELÉCTRICO
Campo de fuerzas creado por partículas cargadas y que puede
representarse mediante líneas que indican la dirección de la
fuerza eléctrica en cada punto
ELECTRIZACIÓN
ē
Fenómeno que consiste en el traspaso de electrones de un cuerpo
a otro
Por frotamiento
Por contacto
Por inducción
POR FROTAMIENTO
Traspaso de electrones desde la superficie de un cuerpo a la
de otro, debido al estrecho contacto entre ellos
Ambos cuerpos resultan electrizados con cargas del signo opuesto
POR CONTACTO
Traspaso de electrones debido al contacto entre un cuerpo
inicialmente electrizado y uno neutro
El cuerpo neutro adquiere una carga del mismo signo de aquel que
lo toca
POR INDUCCIÓN
Reordenamiento de electrones debido al acercamiento entre
un cuerpo cargado y uno neutro
Se reordenan las cargas del cuerpo neutro (polarización), que puede
electrizarse si se conecta al suelo y permitir el desplazamiento de
electrones a “tierra”
CORRIENTE ELÉCTRICA
Circulación o flujo de electrones
Diferencia de potencial
eléctrico
ē
ē
Tensión eléctrica o voltaje (volt o voltios)
ē
CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Materiales a través de los cuales la corriente eléctrica viaja
con facilidad, es decir, tienen baja resistencia eléctrica
Metales
Agua
El sentido de flujo de los
electrones a través del
conductor obedece a la Ley de
los signos
ē
ē
AISLANTES ELÉCTRICOS
Materiales en los que los electrones no pueden moverse o les
es muy difícil y por lo tanto no conducen la electricidad
Plástico
Vidrio
Madera seca
Goma
CARGA ELÉCTRICA (Q)
Exceso o déficit de electrones que posee un cuerpo respecto al
estado neutro
Unidad natural de carga eléctrica
ē
Demasiado pequeña
Unidad práctica de carga eléctrica
Coulomb
1 Coulomb= 6,25 x 1018 electrones
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I)
Cantidad de carga eléctrica (Q) que atraviesa una sección
transversal de un conductor, en un intervalo de tiempo (∆t)
I=
∆Q
Coulomb (C)
∆t
Segundos (s)
= Ampere (A)
Una corriente eléctrica que transporta una carga
eléctrica de un coulomb en un segundo se dice que
tiene una intensidad de un ampere
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I)
Unidades
ampere (A)
miliampere (1 mA= 10-3 A)
microampere (1µA= 10-6 A)
CIRCUITO ELÉCTRICO
Fuente de
electricidad
Alimentación
de la red
Interruptor
~
Conductor
Por el que fluyen los
electrones libres
Dispositivo
Transforma la energía
eléctrica en otro tipo
de energía
GENERADOR ELÉCTRICO
Central eléctrica
Pila o batería
Separa continuamente cargas positivas y negativas que se
acumulan en terminales o bornes, produciendo diferencia de
potencial eléctrico entre ellos
TENSIÓN ELÉCTRICA (U, V ó E)
(Fuerza electromotriz f.e.m.)
Magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un
conductor en un circuito cerrado
TENSIÓN ELÉCTRICA
 Sentido de flujo eléctrico en un circuito
 Red eléctrica
desde lugares de mayor potencial
hacia los de menor potencial
 Pila o batería
desde el terminal positivo hacia
el negativo
 Unidades
volt (V)
kilovoltio (1 kV= 103 V)
CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA
 Pila o batería
reacciones químicas en su interior producen
voltaje continuo que genera corriente continua
Los electrones se mueven siempre en la
misma dirección
 Red eléctrica
diferencia de potencial se invierte alternadamente
produciendo voltaje y corriente alterna
Los electrones van primero para un lado
y luego en dirección contraria
Centrales generan corriente que cambia de sentido
50 veces por segundo ó 50 Hertz (CA 50 Hz)
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)
Dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente
eléctrica
Todos los elementos de un circuito eléctrico generalmente se
denominan resistores debido a que tienden a evitar que la
corriente eléctrica fluya a través de ellos
Resistencia
eléctrica
 Unidad
Intensidad de corriente
eléctrica
Ohm (Ω)
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)
Depende de:
 Material conductor
 Geometría (forma) del conductor:
R  Longitud (L)
R  1/Área de sección transversal (A)
“grosor”
 Resistividad eléctrica () del material conductor:
Resistencia= resistividad x longitud/ área
R=  x L/ A
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)
Depende de:
 Temperatura del conductor
Temperatura
Resistencia
Temperatura
Resistencia
LEY DE OHM
Intensidad de corriente (I)
Tensión eléctrica (V)
Tensión eléctrica (V)  Intensidad de corriente (I)
Depende de la resistencia (R)
V= I x R
V (volts)
R (ohm)
I (ampere)
V es la tensión que se produce al hacer
pasar una corriente de intensidad I
por un dispositivo de resistencia R
DIAGRAMAS DE CIRCUITOS
Se utilizan para entender cómo funciona cualquier circuito
Símbolos
Interruptor cerrado (encendido)
Interruptor abierto (apagado)
Resistencia
DIAGRAMAS DE CIRCUITOS
Símbolos
-
+
~
Generador eléctrico de corriente continua
Generador eléctrico de corriente alterna
Cables conectores
V
Voltímetro
A
Amperímetro
Ampolleta
DIAGRAMA CIRCUITO SIMPLE
+
-
COMBINACIÓN DE RESISTENCIAS
En serie
En paralelo
EN SERIE
La corriente eléctrica fluye por un único camino pasando por
cada uno de los elementos del circuito
+
-
EN SERIE
+
-
♦ Intensidad de corriente eléctrica: en cada resistencia es
la misma
I = I1 = I2 = I3
♦ Tensión eléctrica: entregada por el generador es la suma
de la tensión eléctrica de las resistencias
V = V1 + V2 + V3
EN SERIE
+
-
♦ Resistencia equivalente: suma de todas las resistencias
conectadas.
Req = R1 + R2 + R3
Es una resistencia ideal que podría reemplazar a todas las
resistencias reales que forman parte del circuito.
EN PARALELO
Cada componente está conectado a la fuente en su propia
ramificación del circuito general. La corriente fluye por
cada ramificación en forma independiente
+
-
EN PARALELO
+
♦ Intensidad de corriente eléctrica: a la salida del generador
es la suma de intensidades en cada rama
I = I1 + I2 + I3
♦ Tensión eléctrica: entregada por el generador es la misma
que en cada resistencia
V = V1 = V2 = V3
EN PARALELO
+
♦ Resistencia equivalente: su recíproco es la suma de los
valores recíprocos de todas las resistencias conectadas
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Req = (R1 x R2 x R3)/ (R1 + R2 + R3)
POTENCIA ELÉCTRICA (P)
Medida de la cantidad de energía eléctrica que se
convierte en otra forma de energía por unidad de tiempo
P= I x V
● Unidad: Watt (W)
1 W= 1 V x 1 A
1 W= 1 Joule/segundo
● 1 kilowatt-hora representa la cantidad de energía
que se consume en una hora a razón de un kilowatt
POTENCIA ELÉCTRICA (P)
P= I x V
V= I x R
Ley de Ohm
P= I x (I x R)
P= I2 x R
La potencia convertida en calor por una resistencia crece
con el cuadrado de la intensidad de corriente
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
♦ Amperímetro: mide la intensidad de corriente eléctrica
Se conecta en serie, así la intensidad de corriente
eléctrica que recorre el elemento del circuito es la
misma que la del amperímetro
Resistencia eléctrica del instrumento debe ser muy
pequeña
Simbología:
A
Si la intensidad de corriente es muy pequeña, es
preferible el uso de un galvanómetro
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
♦ Voltímetro: mide las diferencias de potencial entre 2
elementos cualesquiera de un circuito eléctrico, por lo
que se debe conectar entre estos 2 puntos de conexión
La intensidad de corriente eléctrica que recorre el
elemento del circuito no debe ser modificada
Resistencia eléctrica del instrumento debe ser muy
grande
Simbología:
V
Se conecta en paralelo con la rama que contiene los
puntos entre los que se desea medir la diferencia de
potencial
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
♦ Ohmmetro: mide el valor de la resistencia eléctrica que
posee un elemento del circuito
Se debe conectar en paralelo
EJERCICIOS
1) ¿Cuántos electrones atraviesan la sección transversal de un
conductor en un segundo si la intensidad de corriente es de 4 A?
2) Dos resistencias eléctricas de R1= 2Ω y R2= 3Ω se conectan en
serie a una fuente de poder (batería) que entrega 10V:
a) Dibuje el circuito
b) Determine la intensidad de corriente en cada resistencia,
considerando el circuito equivalente (con la resistencia equivalente)
c) Calcule las diferencias de potencial en cada una de las resistencias,
utilizando la ley de Ohm
3) Dos resistencias de 40Ω y 60Ω respectivamente se conectan en
paralelo entre sí y unidas a un generador de 12 V:
a) Dibuje el circuito
b) Calcule la resistencia equivalente del conjunto
c) Calcule la intensidad de corriente que circula por cada resistencia
4) Por un trozo de cable conductor fluye una corriente de 2,5 A:
a) ¿cuántos electrones pasan por una sección transversal del conductor
cada segundo?
b) ¿qué cantidad de carga habrá pasado al cabo de 5 minutos?
5) Un elemento de un circuito se conecta a 12V. Si su resistencia es de
48Ω, ¿qué intensidad de corriente pasará por él?
6) Al conectar un resistor en serie a una batería de 9V, la lectura
indicada por un amperímetro intercalado en dicho circuito es de 5 mA.
Entonces, ¿cuál será la resistencia eléctrica del resistor?
7) Dos resistencias de 10Ω y 40Ω se conectan a una f.e.m. de 12V:
a) ¿cuál es la resistencia equivalente si ambas se conectan en serie?
b) ¿cuál es la resistencia equivalente si se conectan en paralelo?
c) ¿cuál es la corriente que fluye por el circuito para ambas
conexiones?
8) Indica en cuál de las siguientes combinaciones se consigue una
menor resistencia equivalente entre los terminales a y b, ¿por qué?
R
a
R
R
b
R
a
R
R
R
a
R
R
a
b
R
b
R
R
b
9) La resistividad de un resistor de cobre es de 1,7 x 10-8Ω m y su
sección transversal es 2 x 10-4m2. ¿Qué longitud debe tener el resistor
para que su resistencia eléctrica sea de 1.000Ω?
10) Dos conductores del mismo material tienen resistencias R y 2R
respectivamente. Si el primero posee una longitud L y el segundo una
longitud L/3, ¿cuál es la razón entre las áreas de sus secciones
transversales?
11) En el siguiente circuito eléctrico se han conectado 2 instrumentos
de medición X e Y:
X
12V
2Ω
2Ω
Y
a) Indica qué instrumentos son
b) Determina la intensidad de corriente que pasa por cada una de las
resistencias
12) En el siguiente amperímetro, ¿cuál es la lectura de intensidad de
corriente marcada por la aguja?. En dicha posición, ¿qué carga fluye
por el circuito en 50 s?
[A]
0,06
0,07 0,08
0,09
0,10