CORRIENTE CONTINUA Unidad 17. 22 Contenidos (1) 1.-Carga eléctrica. Conservación.Carga eléctrica...

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CORRIENTE CONTINUA Unidad 17

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  • CORRIENTE CONTINUA Unidad 17
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  • 22 Contenidos (1) 1.-Carga elctrica. Conservacin.Carga elctrica 2.-Corriente continua. Diferencia de potencial. Intensidad.Corriente continua. Diferencia de potencial. Intensidad. 3.-Ley de Ohm.Ley de Ohm. 4.-Fuerza electromotriz suministrada por un generador.Fuerza electromotriz suministrada por un generador. 5.-Fuerza contraelectromotriz.Fuerza contraelectromotriz. 6.-Funcionamiento de un circuito.Funcionamiento de un circuito.
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  • 33 Contenidos (2) 7.-Asociacin de resistencias.Asociacin de resistencias. 7.1.Serie. 7.2.Paralelo. 7.3.Mixto. 8.-Manejo del polmetro.Manejo del polmetro. 9.-Energa y potencia elctrica.Energa y potencia elctrica. 10.-Efecto Joule.Efecto Joule. 11.-Estudio energtico de un circuito.Estudio energtico de un circuito. 12.-Aplicaciones de la corriente elctrica en el mundo actual (trabajo bibliogrfico).
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  • 44 Carga elctrica. Es una propiedad de la materia. Puede ser positiva o negativa segn el cuerpo tenga defecto o exceso de electrones. Puede trasmitirse de unos cuerpos a otros bien por contacto, o incluso, a distancia, al producirse descargas (rayos). Son los electrones las partculas que pasan de unos cuerpos a otros. Se mide en culombios. (C). La carga de un electrn es 16 10 19 C. RECORDANDO
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  • 55 Intensidad de corriente. Es la cantidad de carga que circula por unidad de tiempo. q I = t Se mide en amperios (A); (1 A = 1 C/s) Se considera una magnitud fundamental, al ser fcilmente mensurable (ampermetros) que se colocan siempre en serie, con lo cual la carga pasa a ser magnitud derivada: q = I t.
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  • 66 Diferencia de potencial ( V). La d.d.p. entre dos puntos A y B es igual a la energa necesaria para transportar una unidad de carga (+) desde A hasta B. W A B V= V A V B = q Se mide en voltios (V): 1 V = J/C. Se mide con voltmetros, que se conecta en paralelo a los puntos entre los que se quiere medir la d.d.p.
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  • 77 Ley de Ohm. El cociente entre V de dos puntos de un circuito y la intensidad de corriente que circula por ste es una magnitud constante que recibe el nombre de resistencia elctrica (R). V R = I La resistencia se mide en ohmios ( ): (1 = V/A)
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  • 88 Cdigo de colores de resistencias. 2200 470
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  • 99 Ejemplo: Calcula la resistencia de un conductor si por l circula una corriente de 3 A y entre sus extremos existe una diferencia de potencial de 12 V. 4 V A V B 12 V R = = = 4 I 3 A
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  • 10 Factores de los que depende las resistencia de un conductor. Es directamente proporcional a la longitud del mismo. Es inversamente proporcional a su seccin. Depende del tipo de material. Cada uno de ellos tiene una resistividad ( ) distinta que se mide en m. Segn sea los materiales se clasifican en conductores, semiconductores y aislantes. L R = S
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  • 11 Ejemplo: La longitud de un hilo de nicrom es de 70 m y su seccin transversal es de 3 mm 2. Calcula la resistencia del conductor ( = 110 6 .m) L 70 m 10 6 mm 2 R = = 110 6 .m = S3 mm 2 m 2 R = 23,3
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  • 12 Fuerza electromotriz (f.e.m. o ). Un generador es un aparato que transforma otros tipos de energa (mecnica, qumica) en elctrica. E tr = q Es capaz de mantener entre sus extremos (bornes) una d.d.p. se mide en voltios pues es la energa transformada por unidad de carga.
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  • 13 Fuerza electromotriz (cont.). Como quiera que todos los generadores consumen ellos mismos parte de la energa que generan (tienen una resistencia interna r) la d.d.p. entre bornes es siempre menor a la f.e.m. producida de forma que: V A V B = I r
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  • 14 Fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m. o ). Al igual que los generadores producen una f.e.m., los aparatos conectados a la corriente (motores) consumen una determinada cantidad de energa por unidad de carga. A esta energa transformada por unidad de carga se denomina . tambin se mide en voltios. Adems, los aparatos tambin tienen una energa interna r : V A V B = + I r
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  • 15 Circuito elctrico Sentido de la corriente R r M + r C B A V A
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  • 16 Ley de Ohm generalizada. V A V B = (V A V C ) + (V C V B ) I r = + I r + I R = I (r + R + r) I = = R + r + r R En el sumatorio consi- deraremos siempre la f.c.e.m. negativa. + R r r B A C V A M
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  • 17 Ejemplo: Un circuito en serie est constituido por dos pilas iguales de 6 V de f.e.m. y resistencia interna de 1 , conectadas en serie entre s con una resistencia de 2 y motor de f.c.e.m. de 4 V y y resistencia interna de 1 . Calcular la intensidad que recorre el circuito y la d.d.p. entre cada uno de los elementos. 1,6 A 6 V + 6 V 4 V 8 V I = = = = 1,6 A R + r + r 2 + 1 + 1 + 1 5 La d.d.p. entre los bornes de cada pila es: 4,4 V V = I r = 6 V 1,6 A 1 = 4,4 V La d.d.p. entre los extremos de la resistencia es: 3,2 V V = I R = 1,6 A 2 = 3,2 V La d.d.p. entre los bornes del motor es: 5,6 V V = + I r = 4 V + 1,6 A 1 = 5,6 V
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  • 18 Asociacin de resistencias + I I R1R1 R2R2SERIE A C B I I1I1 I2I2 R1R1 R2R2PARALELO AB
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  • 19 Asociacin de resistencias PARALELO:PARALELO: V es comn. Sin embargo, I se bifurca de forma que: I = I 1 + I 2 +...= I Aplicando la ley de Ohm: V V V 1 1 1 = + +... = + +... R eq R 1 R 2 R eq R 1 R 2 SERIE:SERIE: V A V B = (V A V C ) + (V C V B ) I R eq = I R 1 + I R 2 +... = (I R) Eliminando I de ambos miembros queda: R eq = R 1 + R 2 +... = R
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  • 20 Ejemplo: Calcular la resistencia equivalente entre los puntos A y B y la intensidad de corriente que pasa por cada resistencia si entre A y B hay una d.d.p. de 24 V. A B R 1 (2 ) R 2 (2 ) R 6 (3 ) R 3 (2 ) R 5 (2 )R 4 (2 ) a) a) Las resistencias 2, 3 y 4 estn en serie R 234 = R 2 + R 3 + R 4 = 2 + 2 + 2 = 6 R 234 est en paralelo con R 6 1 1 11 1 1 = + = + R 2346 = 2 R 2346 R 234 R 6 R 2346 6 3 R equivalente 6 Las resistencias 1, 2346 y 5 estn en serie R equivalente = R 1 + R 2346 + R 5 = 2 + 2 + 2 = 6
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  • 21 Ejemplo: Calcular la resistencia equivalente entre los puntos A y B y la intensidad de corriente que pasa por cada resistencia si entre A y B hay una d.d.p. de 24 V. b) I(1,5)4 A b) La intensidad que recorre las resistencias 1 y 5 se calcula a partir de R equiv V AB = I R equiv. I(1,5) = V AB /R equiv = 24 V/ 6 = 4 A Para calcular la intensidad que recorre la R 6 y la que recorre la R 2, R 3 y R 4, hay que calcular V CD. V AB = V AC + V CD + V DB 24 V = 4 A 2 + V CD + 4 A 2 V CD = 8 V I 6 2,66 AI 234 I 6 = V CD /R 6 = 8 V/3 = 2,66 A; I 234 = V CD /R 234 = 8 V/6 1,33 A = 1,33 A(I 234 = I I 6 = 4 A 2,66 A= 1,33 A) A B R 1 (2 ) R 2 (2 ) R 6 (3 ) R 3 (2 ) R 5 (2 )R 4 (2 ) C D
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  • 22 El polmetro
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  • 23 El polmetro Sirve para medir tensiones (ddp), intensidades y resistencias. Puede usarse tanto para corriente continua como para corriente alterna. Estn dotados de un galvanmetro central que mide el paso de corriente con varias escalas para medir valores muy distintos como mV y V segn la posicin de un selector giratorio.
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  • 24 El polmetro Cuando se utiliza como voltmetro: debe conectarse en paralelo. Tiene diferentes resistencias voltimtricas internas para cada escala utilizando una u otra segn la posicin del selector circular. Cuando se utiliza como ampermetro: serie Debe conectarse en serie. Tiene diferentes resistencias amperimtricas (shunts) internas para cada escala utilizando una u otra segn la posicin del selector circular.
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  • 25 El polmetro VoltmetroAmpermetro r + G Shunt + r B A G RVRV
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  • 26 Ejemplo: Calcula la intensidad de corriente que recorre cada rama si la diferencia de potencial entre A y B si la f.e.m. de la pila es 6 V y su resistencia interna de 0,5 . Primero calculamos la resistencia equivalente: 1 1 1 1 13 + 2 5 = + = + = = R eq = 6/5 R eq R 1 R 2 2 3 6 6 V A V B = I r = I R ; 6 V 0,5 I = 6/5 I Resolviendo se obtiene que I = 3,5 A; V A V B = 4,2 V 2,1 A1,4 A V A V B 4,2 V V A V B 4,2 V I 1 = = = 2,1 A ; I 2 = = = 1,4 A R 1 2 R 2 3 I2I2 I + AB I1I1 R 1 (2 ) R 2 (3 )
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  • 27 Potencia elctrica. Se llama potencia de un generador a la energa transformada por ste por unidad de tiempo. E tr = q = I t P g = E tr /t= I t / t = I P g = I Se llama potencia de un motor a la energa mecnica extrada por ste por unidad de tiempo. P m = I Y se llama potencia de aparato elctrico a la energa consumida por ste por unidad de tiempo. P = V I Todos los tipos de potencias se miden en watios W. (1 W = 1 J/s = 1 VA)
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  • 28 Ejemplo: Por un motor elctrico conectado a 220 V circula la corriente de 5 A. Determina: la potencia consumida; la energa elctrica consumida en una hora; el coste de la energa elctrica si el kWh se paga a 16 pts. a)1100 W a) P consumida = V I = 220 V 5 A = 1100 W b) 3960 kJ b) E = P consumida t = 1100 W 3600 s = 3960 kJ c) c)1 kWh = 1000 W 3600 s = 3,6 10 6 J 1 kWh 3960 kJ = 3,96 10 6 J = 1,1 kWh 3,6 10 6 J 17,6 pts Coste = E precio = 1,1 kWh 16 pts/kWh = 17,6 pts
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  • 29 Ley de Joule. Las resistencias (internas o externas) consumen parte de la energa suministrada al circuito liberndose sta en forma de calor. La energa consumida en un conductor o resistencia es: E = V q = V I t = I 2 R t La potencia consumida por cada resistencia es: P = I 2 R El kWh (36 10 6 J) es la unidad de energa consumida en la que nos facturan la luz.
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  • 30 a)b) c) Ejemplo: Una bombilla lleva la siguiente inscripcin: 60 W, 125 V. Calcula : a) su resistencia; b) la intensidad de corriente que circula por ella; c) la energa que consume en dos horas, expresada en julios y en kWh. a) a) V = I R ; P = V I = V ( V/R) 260,4 ( V) 2 (125 V) 2 R= = = 260,4 P 60 W b) 0,48 A b) P 60 W I = = = 0,48 A V 125 V c) 4,32 10 5 J c) E = V I t = 125 V 0,48 A 7200 s = 4,32 10 5 J 0,12 kWh 1 kWh 4,32 10 5 J = 0,12 kWh 3,6 10 6 J
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  • 31 Balance energtico de un circuito. Energa producida por el generador: I t Energa al circuito: (V A V B ) I t Energa al motor: (V A V C ) I t Energa aprovechada: I t Prdida calorfica en el generador: I 2 r t Calor liberado en las resistencias: I 2 R t Prdida calorfica en el motor: I 2 r t ++ R r r B A C V A M
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  • 32 Resolucin de circuitos elctricos Nudo:Nudo: Bifurcacin de corriente Malla:Malla: Cualquier circuito cerrado. Para resolver un circuito (calcular la I que circula por cualquier rama y V entre dos puntos cualesquiera) se procede a: Asignar arbitrariamente sentidos a las Intensidades de corriente en cada rama. Recorreremos las mallas en un sentido arbitrario y consideraremos f.e.m. positivas cuando nos encontremos primero el polo negativo.
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  • 33 Resolucin de circuitos elctricos (cont.) (Reglas de Kirchoff). Si el sentido dad a cada Intensidad de corriente coincide con el de la malla se pondr positivo. En caso contrario, se considerar negativo. La Intensidad de corriente que entra en un nudo es igual a la que sale: I = 0 La suma de las f.e.m. de una malla es igual a la suma de las intensidades de cada rama por sus resistencias respectivas: = (I R)
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  • 34 Ejemplo: Calcula la intensidad de corriente que recorre cada rama y la diferencia de potencial entre A y B si la f.e.m. de la pila es 6 V y su resistencia interna de 0,5 . Nudos: I = I 1 + I 2 Mallas: (1) 6V = 0,5 I + 2 I 1 = 2,5 I 1 + 0,5 I 2 (2) 0 V = 2 I 1 3 I 2 Puesto que V est en voltios y R en ohmios I resultar en amperios: 6 (1) 36 = 15 I 1 + 3 I 2 I 1 = 2,1 A que sumada a (2): 36 = 17 I 1 I 1 = 2,1 A I 2 = 1,4 A De (2) se obtiene que: I 2 = I 1 = 2,1 A = 1,4 A I3,5 A I = I 1 + I 2 = 2,1 A + 1,4 A = 3,5 A I2I2 I + AB I1I1 R 1 (2 ) R 2 (3 )
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  • 35 Ejemplo: Calcula la intensidad de corriente que recorre cada rama y la diferencia de potencial entre A y B si la f.e.m. de la pila es 6 V y su resistencia interna de 0,5 . V AB 4,2 V V AB = I 1 2 = 2,1 A 2 = 4,2 V Tambin podra haberse obtenido: V AB = I 2 3 = 1,4 A 3 = 4,2 V o tambin: V AB = I r = 6 V 3,5 A 0,5 = 4,2 V I2I2 I + AB I1I1 R 1 (2 ) R 2 (3 )