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CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA FísicaGuay CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA Para que en un circuito eléctrico exista una corriente continua, el circuito debe contener un componente que actúe como fuente de energía eléctrica. Estos componentes se llaman fuentes de fuerza electromotriz, abreviado fem. Una fuente que se suele utilizar es la batería. La condición de que exista corriente continua es que el potencial de éste no varíe con el tiempo, sino que las fem se mantengan constante a lo largo del tiempo. I r En este circuito, utilizando la ley de Ohm, podemos encontrar la diferencia de potencial entre los límites de la resistencia, sabiendo que como está situado en serie, la intensidad de la corriente es la misma a lo largo de todo el circuito. V Ir Sin embargo la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es: V Esta dos últimas ecuaciones son muy útiles a la hora de realizar problemas en los que haya varios componentes (como son resistencias y condensadores, en continua), y tengamos la necesidad de calcular la diferencia de potencial de cada uno de ellos y del sistema total. La ecuación que está recuadrada nos permite encontrar la diferencia de potencial conociendo la intensidad de la corriente en el circuito y que la resistencia interna de la batería no sea despreciable. ENERGÍA ELÉCTRICA: Siempre que una corriente pase por un componente de un circuito hay una disipación de energía, en el caso de una resistencia, es como si fuera el rozamiento que ejerce los electrones sobre el filamento del circuito. Supongamos primero, un circuito por donde circula una corriente I, donde hay una resistencia, en la cual existe una diferencia de potencial V. Un cierto número de cargas entran por la resistencia Q, de manera que salen las mismas, donde el potencial es menor. Por la teoría de los Campos eléctricos, sabemos que la energía potencial eléctrica de los portadores es: U Vb Q Va Q VQ www.fisicaguay.com 1 CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA FísicaGuay Como vemos la energía potencial decrece en el sentido de la corriente. Por otro lado, sabemos que la potencia es el cociente entre la energía y el tiempo que se tarda en comunicar o perder esa energía. Por tanto, para el caso de una resistencia: VQ Q U V t t t Q como I entonces : t PR VI PR Utilizando la ley de Ohm, podemos expresar la potencia perdida por una resistencia, como la nos dice la Ley de Joule: PR I 2 R O también en función del potencial y la resistencia. La ley de Joule nos dice que la energía se disipa en forma de calor en la resistencia, porque los portadores pierden energía al sufrir colisiones en el interior de la resistencia. ENERGÍA ABSORVIDA POR UNA BATERÍA: La potencia absorbida por una batería en descarga es análoga a la resistencia, desde el punto de vista del razonamiento: P0 U Q V VI t t Pero como sabemos que la diferencia de potencial en una batería en descarga está relacionado con la fuerza electromotriz y la resistencia interna, encontramos que: P0 I I 2 r En esta expresión vemos que la potencia de una batería es la potencia cedida por la fem menos la potencia disipada por la resistencia interna, en forma de calor. www.fisicaguay.com 2 CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA FísicaGuay En el caso que se trate de calcular la potencia de una batería en carga, encontramos una expresión parecida pero con un signo positivo. En cualquier caso la energía cedida o absorbida por un componente del circuito podemos resumir en la siguiente ecuación: P IV U Vb Q Va Q (Va Vb )Q VQ www.fisicaguay.com 3