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Miguel Ángel García
Corriente eléctrica
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
 
CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Corriente eléctrica → mov. ordenado y continuo de una carga eléctrica.
Para que se produzca corriente eléctrica es nec. que exista un desequilibrio eléctrico entre dos puntos. Mientras se mantenga este desequilibrio, se mantendrá la corriente eléctrica.
La corriente eléctrica puede ser continua (→ las cargas siempre se desplazan en el mismo sentido) o alterna (→ el sentido de la corriente cambia regularm.).

Circuito eléctrico → cualquier camino cerrado que recorre la corriente eléctrica. Puede estar cerrado o abierto.
La cantidad de carga que circula por el circuito se conserva cte.

Elementos de un circuito:
- Materiales conductores.
- Generadores → dispositivos que, transformando algún tipo de E, son capaces de mantener un desequilibrio eléctrico entre dos puntos del circuito para que la corriente pueda fluir durante el t deseado. No producen carga eléctrica, sólo la ponen en mov. ordenado y continuo.
- Resistencias.
- Dispositivos útiles: bombillas, motores,...
- Interruptor.

Los circuitos se representan mediante esquemas, donde los distintos dispositivos se indican por símbolos específicos:

 
Símbolos de un circuito eléctrico (ver ampliación)

En un circuito de corriente continua, el sentido real del mov. de los e- es desde el polo - hasta el polo +. El sentido convencional es al revés.

 

Los elementos de un circuito se pueden conectar en serie (fig.) o en paralelo (fig.).:

 
DIFERENCIA DE POTENCIAL (ddp)

Las pilas transforman la E química en E eléctrica. En el circuito, ésta puede transformarse en otras, pero el E total del circuito se conserva. Al volver a la pila, los e- adquieren nueva E y el proceso se repite de forma continua.
Para describir el balance de E que tiene lugar en los distintos elem. del circuito, se utiliza una magnitud física llamada voltaje o diferencia de potencial (ddp) (= caída de tensión):

Diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un circuito, VAB  →  es la dif. de E, EAB, de la unidad de carga (1 C) al estar situada perimero en A y en después en B:

VAB = EAB / q

Para una carga q, situada sucesivam. en los puntos A y B de un circuito en los que existe una ddp VAB, la dif. de E, EAB, de ambas situaciones es:  EAB = q·VAB.

Unidad de ddp (S.I.) → voltio (V) → dos puntos de un circuito tienen una ddp de 1 V  si la dif. de E que tiene la unidad de carga situada primero en uno y luego en otro es de 1 J:  1V = 1J / 1C.
La ddp en dos puntos se mide con el voltímetro en paralelo al dispositivo.

En un circuito en serie:    V = V1+V2+V3+...  Más general:     V = Σ Vi

INTENSIDAD DE CORRIENTE. LEY DE OHM

Intensidad de corriente, I → cantidad de carga, q, que atraviesa una sección del conductor en la unidad de tiempo:

I = q / t

Unidad de intensidad (S.I.) → amperio (A). Por un conductor circula 1 A de intensidad cuando una sección cualquiera del mismo es atravesada por una carga de 1 C cada segundo:  1A =  1C/1s.

Como el A es muy grande, se usan submúltiplos: mA = 0,001 A.

Los dispositivos para medir la intensidad son los amperímetros, el cual se conecta en serie. Tb. tenemos el Galvanómetro.

En el circuito se conserva la cantidad de carga; por tanto, la I que sale de la pila debe regresar a la misma.
La ddp y la intensidad producida son magnitudes directamente proporcionales: su cociente es cte., y se denomina resistencia (R) del circuito. R representa la inclinación de la recta correspondiente a la gráfica I-V. Cuanto mayor es la inclinación de la recta, menor es la intensidad, es decir, el conductor presenta mayor resistencia.

Esta relación constituye la ley de Ohm:    R = V / I   ↔   I = V / R


Ejemplo:

En el laboratorio medimos los voltajes e intensidades que pasan por una resistencia R de valor desconocido, obteniéndose los resultado de la tabla.
V (V) 0 10 20 30 40 50
I (A) 0 0,09 0,21 0,30 0,38 0,52
a) Representa estos datos en un diagrama I-V.
b) Traza una recta lo más próxima posible a los puntos y que pase por el origen.
c) Calcula sobre la recta a resistencia R.

RTA.:
c) R=V/I=30/0,3 = 100 Ω.

 
RESISTENCIA ELÉCTRICA

La resistenciai eléctrica, R, de un material, mide la dificultad que presenta para que la corriente pueda circular por él.
Unidad de resistencia (S.I.) → ohmio (Ω). 1 Ω es la resistencia de un conductor por el que circula 1 A cuando se le conecta a una ddp de 1 V: 1Ω = 1V / 1A.

La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección:

La cte. de proporcionalidad, ρ, representa la resistividad del material, y es una prop. característica del mismo. Se mide en Ωm.
En general, la resistividad aumenta con la T (y, por lo tanto, la resistencia de los conductores).
Ver código de colores de las resistencias.

CIRCUITOS EN SERIE
 
I es la misma en todo punto del circuito.

V = V1+V2+V3+...  Más general:     V = Σ Vi
R = R1+R2+R3+...  Más general:    R = Σ Ri   (resistencia equivalente)

Los elementos del circuito influyen unos sobre otros. La ddp de la pila se reparte entre las resistencia.

Ejercicio:
 
CIRCUITOS EN PARALELO
 
I = I1+I2+I3+...  Más general:     I = Σ Ii
La ddp (V) aplicada a la asociación es la misma que la aplicada a cada una de las resistencias.
Resistencia equivalente:   1/R = 1/R1+ 1/R2

En paralelo, el funcionamiento de cada elemento es independiente del de los demás, y su ddp es la misma. Si un elemento se estropea, los demás siguen funcionando igual.


Ejemplo:
 

ENERGÍA ELÉCTRICA Y POTENCIA

La dif. de E de una carga eléctrica, q, situada en dos puntos de un circuito entre los que existe una ddp, V, es:

E = qV

Como I = q/t  →  q = It, tenemos:

E = I t V

La E eléctrica se convierte en térmica en las resistencias, lo cual hace aumentar la T de los elementos del circuito (efecto Joule).

Como V = IR, tenemos:

E = I2 R t

Si sustituimos I por V/R, tenemos:

E = V2/R · t

Potencia eléctrica → energía transformada en la unidad de tiempo:   P = E / t
Unidad de potencia (S.I.) → watio (w): 1 w es la potencia de un dispositivo que transforma 1 J en 1 s: 1w = 1J / 1s.
Tb. se utiliza el Kw-h:  1 Kw-h = 3,6 · 106 w.

Expresiones de la potencia eléctrica:

P = I V = I2 R = V2/R

La potencia total de circuito es la suma de las potencias gastadas en cada resistencia, tanto en los circuitos en serie como en paralelo.
La característica de los elementos de un circuito es su resistencia; sin embargo, gen., se indica su potencia y su voltaje.

Hacer ejercicios.

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