CORRIENTE ELECTRICA

Demostrará por medio de definiciones y ejemplos que ha comprendido losconceptos de corriente eléctrica.

presentación de

CORRIENTEELÉCTRICA

UNIDAD 1RUBRICA 1.2.

2T.A. LANDY M. DELGADILLO PÉREZ

Corriente eléctrica

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Corriente EléctricaLo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

T.A. LANDY M. DELGADILLO PÉREZ

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REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICAPara que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales


1. Fuente de fuerza electromotriz (FEM). 2. Conductor. 3. Carga o resistencia conectada al circuito. 4. Sentido de circulación de la corriente eléctrica.

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REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

VOLTAJE O FE

M

Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una batería, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito eléctrico.

CONDUCTOR

Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el conductor o cable metálico, generalmente de cobre.

CARGA O RE

SISTENCIA

Una carga o consumidor conectada al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Se entiende como carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo, una bombilla o lámpara para alumbrado, el motor de cualquier equipo, una resistencia que produzca calor (calefacción, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o cualquier otro equipo electrodoméstico o industrial que funcione con corriente eléctrica.

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Circuito eléctrico

En cualquier circuito eléctrico por donde se desplazan los electrones a través de una trayectoria cerrada , existen los siguientes elementos fundamentales:

1Voltaje

2Corriente

3Resistencia


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CORRIENTE ELÉCTRICA


• La corriente se origina a partir del movimiento de los electrones y es una medida de la cantidad de carga que pasa por un punto dado en una unidad de tiempo.

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CORRIENTE

1 Coulomb/1 segundo = Ampere

• La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que pasa por cada sección de un conductor en un segundo

• La unidad de comente eléctrica es el ampere. Un ampere (A) representa un flujo de carga con la rapidez de un coulomb por segundo, al pasar por cualquier punto.

2Corriente


EC. 1

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EJEMPLO


¿Cuántos electrones pasan por un punto en 5 s si se mantiene en un conductor una corrienteconstante de 8 A?Solución: A partir de la ecuación (1),Q = It = (8 A)(5 s)= (8 C/s)(5 s) = 40 C= (40 C)(6.25 X 1018 electrones/C)= 2.50 X 1020 electrones

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Problemas resueltos


1. Si 600 C de carga pasan por un punto dado en 3 s, ¿cuál es la corriente eléctrica en amperes?

2. Calcule la corriente en amperes cuando 690 C de carga pasan por un punto dado en 2 min. Resp. 5.75 A

3. Si existe una corriente de 24 A durante 50 s, ¿cuántos coulombs de carga han pasado por el alambre?

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Problemas propuestos


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Voltaje v = T/q en Joules/Coulomb= Volt

El potencial eléctrico (V) en cualquier punto de un campo eléctrico es igual al trabajo (T) que se necesita realizar para transportar la unidad de carga positiva (q) desde el

potencial cero (tierra) hasta el punto considerado

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RESISTENCIA R (en ohms) = V/I = volts/amperes

La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.

3Resistencia


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La ley de Ohmn, Resistencia

• La corriente que circula por un conductor dado es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus puntos extremos.

• Un ohmn es la resistencia que permite la circulación de un ampere a través de una resistencia cuando se le aplica una diferencia de potencial de 1 volt.


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La Resistencia

• Aunque la mayoría de los metales son buenos conductores de electricidad, todos ofrecen cierta oposición a que el flujo de carga eléctrica pase a través de ellos.

• La resistencia (R) se define como la oposición a que fluya la carga eléctrica.


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Ejemplo


El contacto del reóstato esta en la posición que muestra la figura 27.6. La lectura del voltímetro indica 6.00 V y la del amperímetro, 400 mA. .Cual es la resistencia a través del reóstato? .Cual será la lectura del amperímetro si la resistencia se duplica?

Solución (a): Resolvemos la ley de Ohm para la resistencia R y sustituimos los valores

conocidos

Solución (b): Al duplicar la resistencia,sustituimos R = 30.0 I1 para obtener

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Problemas propuestos


• Si existe una corriente de 24 A durante 50 s ¿Cuántos coulombs de carga han pasado por el alambre? ¿Cuál es la caída del potencial a través de un resistor de 4 ft cuando pasa por él una corriente de 8 A?

Resp. 32.0 V• 27.6. Encuentre la resistencia de un reóstato si la caída de potencial es de 48 V

y la corriente es de 4 A.• 27.7. Calcule la corriente que pasa por un resistor de 5 ft, a través del cual hay

una caída de potencial de 40 V.Resp. 8.00 A• 27.8. Un fusible de 2 A es incorporado a un circuito con una batería que en sus

terminales tiene un voltaje de 12 V. ¿Cuál es la resistencia mínima para un circuito que contenga este fusible?

• 27.9. ¿Cuánta fem se requiere para que pasen 60 mA a través de una resistencia de 20 kíl? Si se aplica esa misma fem a una resistencia de 300 ft, ¿cuál será la nueva corriente? Resp. 1200 V, 4 A

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Potencia eléctrica y perdida de calor

• Potencia es la velocidad a la que se consume la energía.

• La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.


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•La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.


• Un J/seg equivale a 1 watt (W),

• por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.

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POTENCIA ELÉCTRICA


• La potencia eléctrica en watts está dada por cualquiera delas siguientes expresiones:

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Energía eléctrica consumida


• La energía eléctrica consumida por un aparato eléctrico es el producto de la potencia eléctrica (P) y la duración del tiempo utilizado (t)

E = P . t

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Consumo


El consumo o energía consumida en los aparatos eléctricos se calcula así:Consumo (energía consumida)= Potencia * tiempo.

Ej. Una bombilla de 100 W encendida 10 horas consume: 100 watios = 0,1kW Consumo = 0,1kw *10h = 1 kWh.El consumo se mide en kW·h (se lee Kilovatios hora, no kilovatios por hora) ¡No escribas nunca kW / h!

El coste del kWh es actualmente de $0.8 pesos aproximadamente. Por tanto tener encendida 10 horas diarias una bombilla de 100 W un mes costará: Consumo = 0,1 kW· 10 h. 30 = 30 kWh y el coste = 30 kwh· $0.8 /kWh = $24

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EFECTO INVERNADEROUn grave problema mundial es el efecto invernadero, que es consecuencia de la combustión de las energías fósiles (carbón y petróleo). Despilfarrar energía aumenta el efecto invernadero. Por favor, apaga luces, desenchufa aparatos cuando no los uses y ahorra agua en la duración de la ducha. El planeta y la humanidad te lo agradecerán.


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EJEMPLO PRÁCTICO

• Un ventilador de una oficina pequeña tiene una etiqueta en la base que indica 120 V, 55 W. ¿Cual es la corriente de operación de este ventilador y cual es su resistencia eléctrica? Si el ventilador se deja trabajando durante la noche 8 h, ¿cuanta energía se pierde?

• Solución: Dado que V = 120 V y P = 55 W, resolvemos para la corriente I como sigue:


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• Como 1 h = 3 600 s, convertimos el tiempo de 8 h a 2.88 X 104 s. Considerando que la potencia es igual al trabajo (energía) por unidad de tiempo, resolvemos para la perdida de energía como sigue:

• Esta perdida de energía podría expresarse como (0.055 kW)(8 h) o 0.440 kW • h.

• A una tarifa normal, podría costar alrededor de 25 centavos.


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PROBLEMAS PROPUESTOS

• 27.10. Un cautín utiliza 0.75 A a 120 V. ¿Cuánta energía utilizará en 15 minutos?

• 27.11. Una lámpara eléctrica tiene un filamento de 80 Ohmn conectado a una línea de 100 V cd. ¿Cuánta corriente pasa por el filamento? ¿Cuál es la potencia disipada en watts?

• 27.12. Suponga que el costo de la energía en una vivienda es de ocho centavos por kilowatt-hora. Una familia se va de vacaciones durante dos semanas y deja encendida una sola lámpara de 80 W. ¿Cuál será el costo?

• 27.13. Un generador de 120 V cd suministra 2.4 kW a un horno eléctrico. ¿Cuánta corriente le proporciona?

• 27.14. Un resistor irradia calor a razón de 250 W cuando la diferencia de potencial a través de sus extremos es 120 V. ¿Cuál es su resistencia?


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• la corriente directa (cd), que es el flujo continuo de carga en una sola dirección

• la corriente alterna (ca), que es el flujo de una carga que cambia continuamente tanto en magnitud como en dirección.


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• Un circuito eléctrico consiste en cierto número de ramas unidas entre sí, de modo que al menos una de ellas cierre la trayectoria que se proporciona a la corriente.

• El circuito más sencillo consta de una sola fuente de fem unida a una sola resistencia externa, como se muestra en la figura


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• . Si “S representa la fem y R indica la resistencia total, la ley de Ohm queda como

• donde I es la corriente que circula por el circuito. Toda la energía que se gana mediante una carga que pasa a través de la fuente de fem se pierde debido al flujo a través de la resistencia.


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Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo o en forma mixta.

El circuito está cerrado cuando la corriente eléctrica circula en todo el sistema y abierto cuando no circula por él.


En la Conexión en paralelo la corriente se divide y pasa en cantidades iguales a través de cada foco, si ambos son del mismo valor.

Cuando un circuito se conecta en serie, los elementos conductores están unidos uno a continuación del otro.En la conexión en serie circula la misma corriente en cada foco.

Conexión en serie y en paralelo


Conc

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. ¿Qué es una pila?Es un dispositivo que transforma la energía química en eléctrica. Una batería es un agrupamiento de dos o mas pilas unidas en serie o en paralelo.

Una muy usada en los radios portátiles , lámparas de mano o rasuradoras eléctricas es la pila seca que produce una diferencia de potencial de 1.5 v entre sus terminales.


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la Conexión de pilas en paralelo se realiza al enlazar, por una parte, todos los polo positivos y, por la otra, todos los polo negativos.

(el valor de cada una de las pilas conectada en paralelo debe ser el mismo)

La conexión de pilas en serie se efectúa al unir el polo positivo de una con el polo negativo de la otra y así sucesivamente de acurdo con el voltaje que se desea obtener.

Conexión de pilas en serie y en paralelo


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Comportamiento de los circuitos eléctricos en serie y en paralelo

En un circuito en serie, la suma de la caída de voltaje de cada elemento es igual al voltaje total aplicado. Este enunciado se conoce como ley de Kirchoff.

V = IR


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Circuito en paraleloEn un circuito en paralelo los elementos se conectan entre los dos alambres conductores que conducen a la fuente de voltaje .

Los elementos del circuito y sus alambres de conexión reciben comúnmente el nombre de ramales del circuito. Las conexiones en paralelo reciben también el nombre de conexiones múltiples y de conexiones de derivación.

En un circuito en paralelo los elementos operan en forma independiente. Por ello, si uno de los ramales se desconecta o abre, los restantes continuaran operando.


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Circuito eléctrico en paralelo

Todos los ramales del circuito en paralelo tienen el mismo voltaje. Sin embargo, la corriente total se distribuye entre los tres. El valor de la intensidad (I) en cada resistencia se puede determinar dividiendo la caída de voltaje (V) entre el valor de la resistencia (R)I = V/R

Si el valor de la resistencia es pequeño, el de la intensidad de corriente será grande.T.A. LANDY M. DELGADILLO PÉREZ

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Conexión de resistencias en serie, paralelo o mixtas

Conexión de resistencias


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Conexión de resistencias en serie

Cuando las resistencias se conectan en serie, se unen por sus extremos una a continuación de la otra , de manera que la intensidad de corriente que pasa por una sea la misma en las demás; por tanto, si se interrumpe en una, también se interrumpe en las otras.

Al conectar dos o mas resistencias en serie, se puede calcular la resistencia equivalente de la combinación(es aquella que presenta la misma oposición al paso de la corriente en sus resistencias conectadas.)Re = R1 + R2 +…+ Rn


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RESISTENCIA EN SERIE

• El voltaje total se reparte en cada una de las resistencias del circuito.

• En virtud de que la intensidad de la corriente es igual para cada resistencia, tendremos que el valor del voltaje de cada una de estas se calcula de acuerdo con la ley de Ohm.

V1 = IR1; V2= IR2; V3 = IR3Por tanto

V = IR1 + IR2 + IR3


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Conexión de resistencia en paralelo

Cuando la resistencia se conecta en paralelo, sus terminales se unen en dos bornes (extremos) comunes que se conectan a la fuente de energía o voltaje. En esta conexión, la corriente eléctrica se divide en cada uno de lo ramales o derivaciones del circuito y depende del número de resistencias que se conecten en paralelo, de tal manera que si una resistencia se descontenta las demás siguen funcionando, pues la corriente eléctrica no se interrumpe en ella.


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V

Diargamas de circuitos eléctricos

De acuerdo con la ley de Ohm


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CIRCUITOS ELÉCTRICOSSu conexión puede ser en:

SERIE se caracteriza porque

LOS ELEMENTOS SE CONECTAN UN O DESPUES DEL OTRO

EXISTE LA MISMA CANTIDAD DE CORRIENTE EN TODOS LOS ELEMENTOS DEL CIRCUITO

EL CIRCUITO SE DESCONECTA TOTALMENTE SI SE ABRE EN CUALQUIER PUNTO

LA SUMA DE LA CAIDA DEL VOTAJE DE CADA ELEMENTO ES IGUAL AL VOLTAJE TOTAL APLICADO

LA RESITENCIA TOTAL O EQUIVALENTE SE CALCULA CON LA EXPRESIÓN MATEMÁTICA Re = R1 + R2 + …+ Rn

PARALELO se caracteriza porque

LOS ELEMENTOS SE CONECTAN ENTRE LOS DOS ALAMBRES QUE CONDUCEN A LA FUENTE DE VOLTAJE

LA CORRIENTE TOTAL QUE SE SUMINISTRA ES IGUAL A LA SUMA DE LA CORRIENTE EN CADA RAMALLOS ELEMENTOS OPERAN EN FROMA INDEPENDIENTE SI UNO DE LOS RAMALES SE DESCONECTA DE LOS RESTANTES CONTIUARAN FUNCIONANDO

TODOS LOS RAMALES DEL CIRCUITO TIENEN EL MISMO VOLTAJE

LA RESISTENCIA TOTAL O EQUIVALENTE SE CLACULA CON LA EXPRESIÓN MATEMATICA

MIXTO Se presenta cunado

LAS RESISTENCIAS SE AGRUPAN TANTO EN SERIE COMO EN PARALELO

MATEMATICAMENTE SE RESUELVEN AL CALCULAR PARTE POR PARTE LAS RESISTENCIAS EQUIVALENTES DE CADA CONEXIÓN.


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