TEMA 9. LA CORRIENTE ELCTRICA

TEMA 9. LA CORRIENTE ELCTRICA1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELCTRICACARGA ELCTRICA = PROPIEDAD INTRNSECA DE LA MATERIACarga positiva/ Carga negativaDESCUBRIMIENTO DE QUE LAS CARGAS SE PUEDEN MOVER A TRAVS DE MATERIALES: LUIGI GALVANI (1786)DISECCIN DE ANCAS DE RANA SOBRE PLACAS METLICASSUPUSO EXISTENCIA DE ELECTRICIDAD ANIMALVOLTA (1792)EXPLIC LA OBSERVACIN DE GALVANI ARGUMENTANDO QUE LOS METALES, JUNTO CON EL NERVIO DE LA RANA, FORMABAN UN CIRCUITO ELCTRICO

1. HISTORIA DE LA CORRIENTE ELCTRICAVOLTAENTRE LOS DOS METALES SE PRODUCA UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE DABA ENERGA A LAS CARGAS, LAS CUALES SE MOVAN A TRAVS DE LA DISOLUCIN DE AGUA CON SALES QUE CONTENA EL NERVIO DE LA RANACONSTRUY LA PRIMERA PILA GENERADORA DE CORRIENTE ELCTRICA, FORMADA POR DISCOS DE COBRE Y ZINC APILADOS.

En medio de cada par de discos introduca un trapo humedecido en disolucin de agua con sal y cidos

Esta pila es el origen de las pilas actuales

2. LA CORRIENTE ELCTRICALOS MATERIALES CONDUCTORES SON LOS QUE PERMITEN EL DESPLAZAMIENTO DE CARGAS EN SU INTERIOR METALES

TOMOS ORDENADOS FORMANDO UNA RED METLICACADA TOMO POSEE ELECTRONES LIBRES, QUE PUEDEN CIRCULAR POR LA RED FORMANDO UNA NUBE DE ELECTRONESESTOS ELECTRONES SON CONOCIDOS COMO ELECTRONES DE CONDUCCIN (v 10 km/s)SU MOVIMIENTO ES AL AZAR NO AVANZAN

2. LA CORRIENTE ELCTRICACORRIENTE ELCTRICA = MOVIMIENTO ORDENADO DE LOS ELECTRONES DENTRO DE UN CONDUCTORPARA ELLO NECESITAMOS UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE APORTE ENERGA A LOS ELECTRONES QUIN LA PROPORCIONA?LOS GENERADORES DE CORRIENTE (BATERAS, PILAS, ACUMULADORES, )Constan de dos polos o bornes (positivo y negativo)Estn unidos al conductor por el que circulan los electronesElectrones salen del polo negativo, recorren el conductor, y regresan por el polo positivo (convenio: sentido contrario)

2. LA CORRIENTE ELCTRICARECEPTORES: SON LOS QUE UTILIZAN LA CORRIENTE ELCTRICA Y LA TRANSFORMAN EN OTRABOMBILLA: ENERGA LUMNICAMOTOR: ENERGA CINTICAESTUFA: CALORFICA

3. CIRCUITO ELCTRICOCOMPONENTESGENERADOR: proporciona energa para que los electrones se muevanRECEPTOR: Recibe la energa elctrica y la transforma en otro tipo de energaINTERRUPTOR: permite o impide la circulacin de electrones a travs del circuitoCABLES: conectan los diferentes elementos del circuito (son hilos de cobre conductor- recubiertos de un material aislante)

3. CIRCUITO ELCTRICOCOMPONENTES

3. CIRCUITO ELCTRICOCIRCUITO CON CONEXIN EN SERIE: la corriente pasa de forma sucesiva a travs de cada receptor (cada uno est a continuacin del anterior)

3. CIRCUITO ELCTRICOCIRCUITO CON CONEXIN EN PARALELO: la corriente se distribuye entre todos los receptores, conectados entre los dos mismos puntos del circuito

4. Intensidad de corrienteMAGNITUD QUE MIDE LA CANTIDAD DE CARGA QUE CIRCULA POR SECCIN DE UN HILO CONDUCTOR EN UN SEGUNDO

EN EL S.I. SE MIDE EN AMPERIOS (1 A = 1C/s)

4. Intensidad de corrienteLEY DE OHM : EN TODO CIRCUITO, LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE CIRCULA A SU TRAVS Y LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE SUS EXTREMOS SON DIRECTAMENTE PROPORCIONALES

LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD ES LA RESISTENCIA R, QUE REPRESENTA LA OPOSICIN AL PASO DE LOS ELECTRONES Y QUE EN EL S.I. SE MIDE EN OHMIOS () 1 = 1V/A

5. RESISTENCIA ELCTRICADEPENDE DE:LONGITUD DEL HILO (L): A mayor longitud de hilo conductor, mayor resistencia (los electrones chocan ms)SECCIN DEL HILO (S): A mayor seccin de hilo conductor, menor resistencia al paso de los electronesTIPO DE METAL: Cada metal tiene su propia estructura, por lo que su efecto dentro de la resistencia se cuantifica a travs de la resistividad ()

La resistividad se mide en ohmios por metro (m)

m)135. RESISTENCIA ELCTRICAVARIACIN CON LA TEMPERATURALA RESISTENCIA DE UN MATERIAL AUMENTA AL AUMENTAR LA TEMPERATURA PROBLEMA PARA LOS RECEPTORES QUE FUNCIONAN A TEMPERATURAS ELEVADAS

Si aumenta la temperatura aumenta la resistencia: la Ley de Ohm predice que si aumenta R, I disminuye LOS RECEPTORES DEJAN DE FUNCIONAR

SOLUCIN: USO DE ALEACIONES DE METALES CUYA VARIACIN DE LA RESISTIVIDAD CON LA TEMPERATURA SEA PEQUEA

m)145. RESISTENCIA ELCTRICASUPERCONDUCTORESSUPERCONDUCTIVIDAD = PROPIEDAD QUE PRESENTAN ALGUNOS MATERIALES QUE CONSISTE EN UNA DISMINUCIN BRUSCA DE SU RESISTIVIDAD HASTA HACERSE PRCTICAMENTE NULA. ESTO SUCEDE POR DEBAJO DE UNA TEMPERATURA, LLAMADA TEMPERATURA CRTICAEN EL INTERIOR DE LOS SUPERCONDUCTORES, LOS ELECTRONES NO CHOCAN NO PIERDEN ENERGAPROBLEMA: NECESIDAD DE TEMPERATURAS MUY BAJAS (TIENDEN AL CERO ABSOLUTO)APLICACIONES: TRENES DE LEVITACIN MAGNTICA, GENERACIN DE CAMPOS MAGNTICOS INTENSOS, TRANSPORTE DE CORRIENTE ELCTRICA SIN PRDIDAS DE ENERGA

m)156. ASOCIACIN DE RESISTENCIASCONEXIN EN SERIEESTN CONECTADAS UNA A CONTINUACIN DE OTRAPOR TODAS CIRCULA LA MISMA INTENSIDAD DE CORRIENTEEL POTENCIAL SUMINISTRADO POR EL GENERADOR ES IGUAL A LA SUMA DE LOS POTENCIALES ENTRE LOS EXTREMOS DE CADA UNA DE LAS RESISTENCIASSE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A TODAS LAS QUE ESTN EN EL CIRCUITO

Req = Rim)166. ASOCIACIN DE RESISTENCIASCONEXIN EN PARALELOESTN CONECTADAS ENTRE LOS DOS MISMOS PUNTOS DEL CIRCUITOLA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS EXTREMOS DE CADA RESISTENCIA ES LA MISMALA INTENSIDAD DEL CIRCUITO SE RAMIFICA CUANDO LLEGA A LAS RESISTENCIAS EN PARALELO, DE AH QUE SE CUMPLA

I = Iim)176. ASOCIACIN DE RESISTENCIASCONEXIN EN PARALELOSE PUEDE CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE A TODAS LAS QUE ESTN EN EL CIRCUITO

m)187. ENERGA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELCTRICOSPARA MANTENER EL PASO DE LA CORRIENTE ELCTRICA A TRAVS DE UN CIRCUITO ES NECESARIO APORTAR DE FORMA CONTINUA ENERGA A LOS ELECTRONES. ESTA ENERGA SE CONOCE COMO ENERGA ELCTRICA (E)

LA ENERGA ELCTRICA QUE SE CONSUME LA MIDEN LOS CONTADORES EN kWh

ESTA ENERGA ELCTRICA LA SUMINISTRA EL GENERADOR A TRAVS DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL QUE EXISTE ENTRE SUS POLOS

m)197. ENERGA Y POTENCIA EN LOS CIRCUITOS ELCTRICOSENERGA ELCTRICA: E=W=qDVgeneradorDado que la intensidad es la cantidad de carga que circula por una seccin de conductor en la unidad de tiempo (I = q/Dt): E = IDtDVgenerador

Puesto que la LEY DE OHM nos dice que V = IR:E = IDtIR = I2RDt

POTENCIA ELCTRICA: Es el trabajo realizado por unidad de tiempo. Se mide en W (1 W = 1J/s)

m)20 8. EFECTO JOULECausado por la circulacin de la corriente elctrica a travs de los circuitos los electrones chocan y en esos choques parte de la energa cintica se transforma en calorfica esto produce el calentamiento de los circuitos elctricos (ejemplo: filamento de una bombilla, )

LEY DE JOULE: la energa cedida a cada receptor de resistencia R se transforma en calor Q al ser atravesado por las cargas elctricas:

m)21 9. GENERADORES DE CORRIENTEFUERZA ELECTROMOTRIZ (e) es la diferencia de potencial que proporciona un generador a los electrones para que circulen de forma continuaEst relacionada con la diferencia de potencial entre sus extremos (DVgenerador), pero no es exactamente lo mismo

Los generadores tambin presentan una resistencia al paso de la corriente RESISTENCIA INTERNA (r)

RAZN?m)22 9. GENERADORES DE CORRIENTEBALANCE ENERGTICO DE UN GENERADORDe la energa total suministrada por un generador:Una parte se emplea en dar trabajo a las cargas para que se desplacen por el circuito

Otra parte se pierde a causa del calor disipado por su resistencia interna LEY DE JOULE:

BALANCE ENERGTICO:

m)23 10. LOS MOTORESSON RECEPTORES QUE CONSUMEN ENERGA POR DOS RAZONES:PARA FUNCIONAR, TRANSFORMANDO ENERGA ELCTRICA EN MECNICAPOR LA PRODUCCIN DE CALOR A CAUSA DEL EFECTO JOULE (TIENEN RESISTENCIA INTERNA)

FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ: ES LA TENSIN NECESARIA PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR As, la diferencia de potencial entre los bornes de un motor ha de ser igual a la suma de la fuerza contraelectromotriz ms el potencial correspondiente a la LEY DE OHM aplicado a su resistencia interna (r)

m)24 10. LOS MOTORESLEY DE OHM GENERALIZADA Si tenemos un circuito con un generador G, un motor M y una resistencia R (igual a la resistencia equivalente de todas las resistencias externas del circuito)

m)25 10. LOS MOTORESBALANCE ENERGTICO TOTAL DE UN CIRCUITO La energa E que el generador aporta a un circuito con un motor se utiliza en:La energa mecnica que produce el motor (E)La produccin de calor en la resistencia equivalente del circuito (I2R)La produccin de calor en la resistencia interna del generador (I2r)La produccin de calor en la resistencia interna del motor (I2r)

m)26