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TEMA 9. LA CORRIENTE
ELÉCTRICA
1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 CARGA ELÉCTRICA = PROPIEDAD INTRÍNSECA DE LA
MATERIA
 Carga positiva/ Carga negativa
 DESCUBRIMIENTO DE QUE LAS CARGAS SE PUEDEN
MOVER A TRAVÉS DE MATERIALES:
 LUIGI GALVANI (1786)
 DISECCIÓN DE ANCAS DE RANA SOBRE PLACAS METÁLICAS
 SUPUSO EXISTENCIA DE ELECTRICIDAD ANIMAL
 VOLTA (1792)
 EXPLICÓ LA OBSERVACIÓN DE GALVANI ARGUMENTANDO
QUE LOS METALES, JUNTO CON EL NERVIO DE LA RANA,
FORMABAN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 VOLTA
 ENTRE LOS DOS METALES SE PRODUCÍA UNA DIFERENCIA
DE POTENCIAL QUE DABA ENERGÍA A LAS CARGAS, LAS
CUALES SE MOVÍAN A TRAVÉS DE LA DISOLUCIÓN DE AGUA
CON SALES QUE CONTENÍA EL NERVIO DE LA RANA
 CONSTRUYÓ LA PRIMERA PILA GENERADORA DE
CORRIENTE ELÉCTRICA, FORMADA POR DISCOS DE COBRE
Y ZINC APILADOS.
 En medio de cada par de discos introducía un trapo humedecido en
disolución de agua con sal y ácidos
 Esta pila es el origen de las pilas actuales
2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 LOS
MATERIALES CONDUCTORES SON LOS QUE
PERMITEN EL DESPLAZAMIENTO DE CARGAS EN SU
INTERIOR  METALES
 ÁTOMOS ORDENADOS FORMANDO UNA “RED METÁLICA”
 CADA ÁTOMO POSEE ELECTRONES LIBRES, QUE PUEDEN
CIRCULAR POR LA RED FORMANDO UNA “NUBE DE
ELECTRONES”
 ESTOS
ELECTRONES
SON
CONOCIDOS
COMO
“ELECTRONES DE CONDUCCIÓN” (v ≈ 10 km/s)
 SU MOVIMIENTO ES AL AZAR  NO AVANZAN
2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 CORRIENTE ELÉCTRICA = MOVIMIENTO ORDENADO DE
LOS ELECTRONES DENTRO DE UN CONDUCTOR
 PARA ELLO NECESITAMOS UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL
QUE APORTE ENERGÍA A LOS ELECTRONES  ¿QUIÉN LA
PROPORCIONA?
 LOS GENERADORES DE CORRIENTE (BATERÍAS, PILAS,
ACUMULADORES, …)
 Constan de dos polos o bornes (positivo y negativo)
 Están unidos al conductor por el que circulan los electrones
 Electrones salen del polo negativo, recorren el conductor, y regresan por el polo
positivo (convenio: sentido contrario)
2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 RECEPTORES: SON LOS QUE UTILIZAN LA CORRIENTE
ELÉCTRICAY LA TRANSFORMAN EN OTRA
 BOMBILLA: ENERGÍA LUMÍNICA
 MOTOR: ENERGÍA CINÉTICA
 ESTUFA: CALORÍFICA
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
 COMPONENTES
 GENERADOR: proporciona energía para que los electrones se
muevan
 RECEPTOR: Recibe la energía eléctrica y la transforma en otro tipo
de energía
 INTERRUPTOR: permite o impide la circulación de electrones a
través del circuito
 CABLES: conectan los diferentes elementos del circuito (son hilos
de cobre – conductor- recubiertos de un material aislante)
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
 COMPONENTES
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
 CIRCUITO CON CONEXIÓN EN SERIE: la corriente pasa de
forma sucesiva a través de cada receptor (cada uno está a
continuación del anterior)
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
 CIRCUITO CON CONEXIÓN EN PARALELO: la corriente se
distribuye entre todos los receptores, conectados entre los dos
mismos puntos del circuito
4. Intensidad de corriente
 MAGNITUD QUE MIDE LA CANTIDAD DE CARGA QUE
CIRCULA POR SECCIÓN DE UN HILO CONDUCTOR EN
UN SEGUNDO
q
I
t
 EN EL S.I. SE MIDE EN AMPERIOS (1 A = 1C/s)
4. Intensidad de corriente
 LEY DE OHM : EN TODO CIRCUITO, LA INTENSIDAD
DE CORRIENTE QUE CIRCULA A SU TRAVÉS Y LA
DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE SUS EXTREMOS
SON DIRECTAMENTE PROPORCIONALES
V1, 2  R·I
 LA
CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD ES LA
RESISTENCIA R, QUE REPRESENTA LA OPOSICIÓN AL
PASO DE LOS ELECTRONES Y QUE EN EL S.I. SE MIDE
EN OHMIOS (Ω)  1 Ω = 1V/A
5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
 DEPENDE DE:
 LONGITUD DEL HILO (L): A mayor longitud de hilo
conductor, mayor resistencia (los electrones chocan más)
 SECCIÓN DEL HILO (S): A mayor sección de hilo
conductor, menor resistencia al paso de los electrones
 TIPO DE METAL: Cada metal tiene su propia estructura,
por lo que su efecto dentro de la resistencia se cuantifica a
través de la resistividad (ρ)
L
R  ·
S
 La resistividad se mide en ohmios por metro (Ω·m)
5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
 VARIACIÓN CON LA TEMPERATURA
 LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL AUMENTA AL
AUMENTAR LA TEMPERATURA  PROBLEMA PARA LOS
RECEPTORES QUE FUNCIONAN A TEMPERATURAS
ELEVADAS
 Si aumenta la temperatura aumenta la resistencia: la Ley de Ohm
predice que si aumenta R, I disminuye  LOS RECEPTORES DEJAN
DE FUNCIONAR
 SOLUCIÓN: USO DE ALEACIONES DE METALES CUYA VARIACIÓN
DE LA RESISTIVIDAD CON LA TEMPERATURA SEA PEQUEÑA
5. RESISTENCIA ELÉCTRICA
 SUPERCONDUCTORES
 SUPERCONDUCTIVIDAD = PROPIEDAD QUE PRESENTAN
ALGUNOS
MATERIALES
QUE
CONSISTE
EN
UNA
DISMINUCIÓN BRUSCA DE SU RESISTIVIDAD HASTA
HACERSE PRÁCTICAMENTE NULA. ESTO SUCEDE POR
DEBAJO DE UNA TEMPERATURA, LLAMADA TEMPERATURA
CRÍTICA
 EN EL INTERIOR DE LOS SUPERCONDUCTORES, LOS
ELECTRONES NO CHOCAN  NO PIERDEN ENERGÍA
 PROBLEMA: NECESIDAD DE TEMPERATURAS MUY BAJAS
(TIENDEN AL CERO ABSOLUTO)
 APLICACIONES: TRENES DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA,
GENERACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS INTENSOS,
TRANSPORTE DE CORRIENTE ELÉCTRICA SIN PÉRDIDAS DE
ENERGÍA
6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
 CONEXIÓN EN SERIE
 ESTÁN CONECTADAS UNA A CONTINUACIÓN DE OTRA
 POR TODAS CIRCULA LA MISMA INTENSIDAD DE
CORRIENTE
 EL POTENCIAL SUMINISTRADO POR EL GENERADOR ES
IGUAL A LA SUMA DE LOS POTENCIALES ENTRE LOS
EXTREMOS DE CADA UNA DE LAS RESISTENCIAS
 SE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A
TODAS LAS QUE ESTÁN EN EL CIRCUITO
Req = ∑Ri
6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
 CONEXIÓN EN PARALELO
 ESTÁN CONECTADAS ENTRE LOS DOS MISMOS PUNTOS
DEL CIRCUITO
 LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS EXTREMOS
DE CADA RESISTENCIA ES LA MISMA
 LA INTENSIDAD DEL CIRCUITO SE RAMIFICA CUANDO
LLEGA A LAS RESISTENCIAS EN PARALELO, DE AHÍ QUE
SE CUMPLA
I = ∑Ii
6. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
 CONEXIÓN EN PARALELO
 SE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A
TODAS LAS QUE ESTÁN EN EL CIRCUITO
Req 
1
1
R
i
7. ENERGÍA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
 PARA
MANTENER EL PASO DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA A TRAVÉS DE UN CIRCUITO ES NECESARIO
APORTAR DE FORMA CONTINUA ENERGÍA A LOS
ELECTRONES. ESTA ENERGÍA SE CONOCE COMO
ENERGÍA ELÉCTRICA (E)
 LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE SE CONSUME LA MIDEN
LOS CONTADORES EN kW·h
 ESTA
ENERGÍA ELÉCTRICA LA SUMINISTRA EL
GENERADOR A TRAVÉS DE LA DIFERENCIA DE
POTENCIAL QUE EXISTE ENTRE SUS POLOS
7. ENERGÍA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
 ENERGÍA ELÉCTRICA: E=W=q·Vgenerador
 Dado que la intensidad es la cantidad de carga que
circula por una sección de conductor en la unidad de
tiempo (I = q/t): E = I·t·Vgenerador
 Puesto que la LEY DE OHM nos dice queV = I·R:
 E = I·t·I·R = I2·R·t
 POTENCIA ELÉCTRICA: Es el trabajo realizado por
unidad de tiempo. Se mide en W (1W = 1J/s)
E W q·Vgenerador
P


 I ·Vgenerador  I 2·R
t t
t
8. EFECTO JOULE
 Causado por la circulación de la corriente eléctrica a
través de los circuitos  los electrones chocan y en esos
choques parte de la energía cinética se transforma en
calorífica  esto produce el calentamiento de los
circuitos eléctricos (ejemplo: filamento de una
bombilla, … )
 LEY DE JOULE: la energía cedida a cada receptor de
resistencia R se transforma en calor Q al ser atravesado
por las cargas eléctricas:
E  Q  V ·I ·t  I ·R·t
2
9. GENERADORES DE CORRIENTE
 FUERZA ELECTROMOTRIZ (e)  es la diferencia de
potencial que proporciona un generador a los
electrones para que circulen de forma continua
 Está relacionada con la diferencia de potencial entre sus
extremos (Vgenerador), pero no es exactamente lo mismo
¿RAZÓN?
 Los generadores también presentan una resistencia al paso
de la corriente  RESISTENCIA INTERNA (r)
e  Vgenerador  r·I
9. GENERADORES DE CORRIENTE
 BALANCE ENERGÉTICO DE UN GENERADOR
 De la energía total suministrada por un generador:
 Una parte se emplea en dar trabajo a las cargas para que se
desplacen por el circuito
E g  W  q·Vgenerador  Vgenerador·I ·t
 Otra parte se pierde a causa del calor disipado por su resistencia
interna  LEY DE JOULE:
Q  I ·r·t
2
 BALANCE ENERGÉTICO:
Etotal  Vgenerador·I·t  I ·r·t  e·I·t
2
10. LOS MOTORES
 SON RECEPTORES QUE CONSUMEN ENERGÍA POR
DOS RAZONES:
 PARA
FUNCIONAR, TRANSFORMANDO ENERGÍA
ELÉCTRICA EN MECÁNICA
 POR LA PRODUCCIÓN DE CALOR A CAUSA DEL EFECTO
JOULE (TIENEN RESISTENCIA INTERNA)
 FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ: ES LA TENSIÓN
NECESARIA PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
 Así, la diferencia de potencial entre los bornes de un motor ha de
ser igual a la suma de la fuerza contraelectromotriz más el potencial
correspondiente a la LEY DE OHM aplicado a su resistencia interna
(r’)
Vmotor  e ' I ·r'
10. LOS MOTORES
 LEY DE OHM GENERALIZADA  Si tenemos un
circuito con un generador G, un motor M y una
resistencia R (igual a la resistencia equivalente de todas
las resistencias externas del circuito)
e  e ' I ·r ' I ·r  I ·R
e  e ' I ·( r ' r  R )
10. LOS MOTORES
 BALANCE ENERGÉTICO TOTAL DE UN CIRCUITO La
energía E que el generador aporta a un circuito con un
motor se utiliza en:
 La energía mecánica que produce el motor (E’)
 La producción de calor en la resistencia equivalente del
circuito (I2·R)
 La producción de calor en la resistencia interna del
generador (I2·r)
 La producción de calor en la resistencia interna del motor
(I2·r’)
E  E ' I ·( R  r  r' )t
2