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Tema 6 ELECTROMAGNETISMO Elaborado por: M en A M. del Carmen Maldonado Susano Física Experimental
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Tema 6ELECTROMAGNETISMO
Elaborado por: M en A M. del Carmen Maldonado Susano
Física Experimental
Campo eléctrico
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
3
C
N
q
FE
Líneas de Campo Eléctrico
• Las líneas de campo eléctrico salen de lascargas positivas y llegan a las cargasnegativas.
• El número de líneas en un punto esproporcional a la carga.
Campo gravitatorio
Campo gravitatorio
•Es la fuerza con la que la tierraatrae a la masa.
•Sólo existe la fuerza deatracción.
m
Fg
Intensidad de corriente eléctrica
Intensidad de Corriente Eléctrica (I)
•Es el flujo de cargas eléctricas queatraviesan un área transversal porunidad de tiempo.
•Matemáticamente:
• La unidad en el SI de la intensidad decorriente eléctrica es el ampere [A].
t
qI
Intensidad de Corriente Eléctrica (I)
Resistencia eléctrica
Resistencia Eléctrica (R)
• Es la oposición al flujo de corrienteeléctrica.
• La unidad en el SI de la resistenciaeléctrica es el ohm (Ω).
I
VR
Diferencia de potencial (voltaje)
Diferencia de Potencial
• Es el trabajo necesario para llevar unacarga q de un punto “A” a un punto “B”.
• La unidad en el SI es el volt (V).
q
WV
Ley de Ohm
Ley de Ohm
• Es una expresión idealizada, que es válidapara los materiales conductores.
• Relaciona a la Diferencia de Potencial queexiste entre las terminales de unconductor, la corriente eléctrica quecircula por él y a la Resistencia eléctrica.
IRV
Potencia eléctrica
• Es la cantidad de energía consumida enun lapso de tiempo preestablecido.
• La unidad de la potencia eléctrica en el SI es el watt (W)
Potencia Eléctrica
VIP
Ejercicio 1
Ejercicio 1• De la tabla siguiente obtenida en el laboratorio de física
experimental obtenga
• A) Modelo matemático lineal
• B) Significado físico de la pendiente
• C) Obtenga la Intensidad de corriente eléctrica para 20 volts
• D) Obtenga la potencia a los 15 minutos para el valor de 20 volts
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
19
V (volt) I (A)
2.1 0.02
6.9 0.04
9.7 0.06
13.2 0.08
17.6 0.10
21.1 0.12
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
20
V (volt) I (A)
2.1 0.02
6.9 0.04
9.7 0.06
13.2 0.08
17.6 0.1
21.1 0.12
pendiente 186.5714
El valor de resistor es de 186.57 [ohm]
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
210
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0 5 10 15 20 25
I (A)
Conexión en Serie de resistores
Conexión en serie• En una conexión en serie los elementos se conectan uno tras
otro, formado una sola trayectoria.unión
Resistencia Equivalente
La Resistencia equivalente es lasuma de cada resistor.
ohmRRRRad 321
La Resistencia equivalente será la suma decada resistor.
ohmRiRn
i
eq
1
ohmRRRReq 321
Intensidad de Corriente Eléctrica
• La intensidad de corriente eléctrica es la misma para todos los resistores
321 RRRTotalIIII
Diferencia de potencial
La diferencia de potencial esdiferente para cada resistor.
voltVVVVRRRad 321
Ley de Ohm
A la relación entre V-R-I se le llama Ley deOhm, y es:
• La unidad en el SI de la diferencia de potencial (voltaje) es el volt.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
30
RIV
La diferencia de potencial es diferentepara cada resistor.
voltIRIRIRVad 321
voltVVVVcdbcabad
voltRRRIVad 321
Conexión en Paralelo de resistores
Conexión en Paralelo
• En una conexión en paralelo, loselementos se conectan a un mismopar de puntos.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
33
A B
Conexión en Paralelo
• Conectando la fuente de poder
A
B
R1 R2
Diferencia de Potencial
La diferencia de potencial es la mismapara cada resistor.
voltVVV RRAB 21
A
B
R1 R2
Intensidad de corriente eléctrica
La intensidad de corriente eléctrica enparalelo es diferente para cada resistor.
AIII RRTotal 21
A
B
IR1 IR2
Itotal
Ley de Ohm
Sabemos que:
• Entoces despejando I:
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
37
RIV
R
VI
Resistencia Equivalente
AR
V
R
VI ABAB
Total
21
ARR
VI ABTotal
21
11
A
B
R1 R2
Resistencia Equivalente
ohmRRReq
1111
21
ohmRi
Rn
i
eq
1
1
A
B
R1 R2
En el laboratorio
Amperímetro
• Se conecta en serie y respetando la polaridad.
Voltímetro
• Se conecta en paralelo, respetando la polaridad.
• Cabe aclarar que los resistores no tienen polaridad.
Ejercicio No. 1En serie
EJERCICIO 1*Para la conexión de resistores mostrada obtenga:
a) la resistencia equivalente entre los puntos a y d
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
44
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
A) La resistencia equivalente entre los puntos a y d
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
45
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
321RR R R
ad
4020614 Rad
B) La Intensidad de corriente eléctrica en cada resistor si la Vad es de 24 volts.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
46
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
I R V eqad *
eq
ad
R
VI
B) LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN CADA RESISTOR SI LA VAD ES DE 24 VOLTS.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
47
eq
ad
R
VI
40
24I
AI 6.0
AIIII 6.0321
C) La diferencia de potencial entre los extremos de cada resistor.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
48
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
11 * IRVab voltsVab 4.86.0*14
22 * IRVbc voltsVbc 6.36.0*6
33 * IRVcd voltsVcd 0.126.0*20
voltsVad 0.240.126.34.8
D) LA POTENCIA ELÉCTRICA EN CADA RESISTOR.
49
11 * IVPab wattsPab 04.56.0*4.8
22 * IVPbc watts..*.Pbc
1626063
33 * IVPcd wattsPcd 2.76.0*12
E) La energía que disipa cada resistor durante 3 minutos
50
tPEab *1 JouleEab 2.907180*04.5
tPEbc *2 Joule.s*.Ebc
8388180162
tPEcd *3 JouleEcd 1296180*2.7
Ejercicio No. 2En paralelo
EJERCICIO 2*PARA LA CONEXIÓN DE RESISTORES MOSTRADA SE TIENE QUE EL VAB=5 (V), OBTENGA:A) EL RESISTOR EQUIVALENTE ENTRE LOS PUNTOS A Y D
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
52
R1 = 100 ohmR2 = 100 ohm
A
B
R1 R2
A) El resistor equivalente entre los puntos A y D
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
53
R1 = 100 ohmR2 = 100 ohm
A
B
R1 R2
OhmReq 100
1
100
11
OhmReq 100
21
OhmReq 50
Diferencia de Potencial
La diferencia de potencial es la mismapara cada resistor.
voltVVV RRAB 21
A
B
R1 R2
voltVVV RRAB 521
Ejercicio No. 3En puente
EJERCICIO 3*PARA LA CONEXIÓN DE RESISTORES, DETERMINE :A) LA CORRIENTE ELÉCTRICA QUE ENTREGA LA FUENTEB) LA POTENCIA ELÉCTRICA QUE DISIPA EL RESISTOR R4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
56
a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
57
Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
58
4224 R R Req
307024 Req
ohms Req 10024
Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
59
5335 R R Req
307035 Req
ohms Req 10053
Resistencia en paralelo
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
60
OhmRRReq 35242345
111
ohms Req 502345
OhmReq 100
1
100
11
2345
Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
61
2345112345 R R Req
5025 Req
ohm R aeeq 75
a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
62
ohm Req 75
volts 5.7
)(voltsI RV
a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
63
)( AR
V I
eq
aeeq
)(75
5.7A Ieq
)(1.0 Ampere Ieq
b) La potencia eléctrica que disipa el resistor R4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
64
Res
iste
nci
a E
léct
rica
65
)(voltsV V V beabae
ohms R R beeq 502345
)(1.0 Ampere Ieq
b) La diferencia de potencial de Vbe
b) La diferencia de potencial de Vbe
M del Carmen Maldonado Susano 66
)(2345 voltsIRV eqeqbe
)(1.0 Ampere Ieq
ohms R R beeq 502345
)(51.0*50 voltsVbe
Res
iste
nci
a E
léct
rica
b) La potencia eléctrica que disipa el resistorR4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
67
b) La potencia eléctrica que disipa el resistorR4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
68
ohms R 304
)Watts(I* R PRR
2
444
)(05.04 A IR
)(075.0
05.0*05.0*30
4
4
WattsP
P
R
R
Bibliografía
Electricidad y Magnetismo
Víctor Serrano Domínguez
Ed. Prentice Hall
Electricidad y Magnetismo
Gabriel Jaramillo
Ed. Limusa
*Ejercicios tomados de exámenes colegiados delDepartamento de Física Experimental
UNAM
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
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