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CARRERA DE INGENIERA EN MINAS

ELECTROTECNIA

ALUMNO: Fuentes Iza Fabricio AndrsTEMA: Corriente Elctrica, Fuerza Electromotriz y Resistencia Elctrica

DOCENTE: Ing. Martn Ros2015

Corriente elctrica Fuerza Electromotriz Resistencia Elctrica

INTRODUCCINPara describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna regin de espacio se usa el trmino corriente elctrica. La mayor parte de las aplicaciones prcticas de la electricidad tienen que ver con corrientes elctricas. Por ejemplo, la batera de una luz de destellos suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos domsticos funcionan con corriente alterna. En estas situaciones comunes, el flujo de carga fluye por un conductor, por ejemplo, un alambre de cobre. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los tomos y principal componente de las cargas elctricas, se descubri tambin que las cargas elctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo () hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley fsica de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan".

OBJETIVO GENERAL Proporcionar estrategias que permitan realizar un anlisis sobre corriente elctrica, fuerza electromotriz y resistencia elctrica, considerando medicin, unidades de cada una para una mejor comprensin de la materia de Electrotecnia

OBJETIVO ESPECFICOS Analizar los diferentes tipos de corriente elctrica. Revisar diferentes dispositivos capaces de suministrar energa elctrica. Realizar una analoga hidrulica para comprender los conceptos de electricidad.

CORRIENTE ELCTRICA

DEFINICIONCorriente Elctrica: tambin conocida como intensidad elctrica es el flujo de carga elctrica por unidad de tiempo que recorre un material que se da cuando circulan cargas o electrones a travs de un circuito elctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).Para definir la corriente de manera ms precisa, suponga que las cargas se mueven perpendiculares a una superficie de rea A, como en la figura 1:-

A

--

--

IFig.1 Cargas en movimiento a travs de un rea A. La tasa de flujo de carga en el tiempo a travs del rea se define como la corriente I.

(Esta sera el rea de la seccin transversal de un alambre, por ejemplo.) La corriente es la tasa a la cual fluye la carga por esta superficie. Si Q es la cantidad de carga que pasa por esta rea en un intervalo de tiempo t, la corriente promedio, I, es igual a la carga que pasa por A por unidad de tiempo:

TIPOS DE CORRIENTE ELCTRICACorriente continua (C.C.): a esta tambin se la conoce como corriente directa (C.D.) y su caracterstica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen, dentro de un circuito elctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se trasladan del polo negativo al positivo de la fuente de FEM. Algunas de estas fuentes que suministran corriente directa son por ejemplo las pilas, utilizadas para el funcionamiento de artefactos electrnicos. Otro caso sera el de las bateras usadas en los transportes motorizados. Lo que se debe tener en cuenta es que las pilas, bateras u otros dispositivos no son los que crean las cargas elctricas, sino que estas estn presentes en todos los elementos presentes en la naturaleza

La corriente continua (CC), es el flujo continuo de electrones a travs de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA), en la corriente continua las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin, es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos. USOSLa corriente continua es empleada en infinidad de aplicaciones y aparatos de pequeo voltaje alimentados con bateras (generalmente recargables) que suministran directamente corriente continua, o bien con corriente alterna como es el caso, por ejemplo, de los ordenadores, siendo entonces necesario previamente realizar la conversin de la corriente alterna de alimentacin en corriente continua.Tambin se est extendiendo el uso de generadores de corriente continua mediante clulas solares, dado el nulo impacto medioambiental del uso de la energa solar frente a las soluciones convencionales (combustible fsil y energa nuclear).

Corriente alterna (C.A.): a diferencia de la corriente anterior, en esta existen cambios de polaridad ya que esta no se mantiene fija a lo largo de los ciclos de tiempo. Los polos negativos y positivos de esta corriente se invierten a cada instante, segn los Hertz o ciclos por segundo de dicha corriente. A pesar de esta continua inversin de polos, el flujo de la corriente siempre ser del polo negativo al positivo, al igual que en la corriente continua. La corriente elctrica que poseen los hogares es alterna y es la que permite el funcionamiento de los artefactos electrnicos y de las luces.

Se denomina corriente alterna (CA) a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa.Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada.Esta corriente es alterna y la magnitud de ste vara primero hacia arriba y luego hacia abajo y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.Como por ejemplo:

La corriente alterna (CA) se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Aunque, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada sobre la seal de la corriente alterna.

Parte de la energa producida se pierde en los conductores de una misma fuente, la mayor parte de la potencia se pierde en forma de calor. Cuando los conductores son muy largos, en un ejemplo, desde la fuente de energa hasta los hogares, ocasiona una considerable prdida de energa o potencia elctrica. En cuanto ms grueso es el conductor, aparte de soportar mayor amperaje opone menor resistencia a la corriente elctrica, pero cuanto ms largo sea, su resistencia aumenta

Ilustracin del mecanismo de transporte de la corriente alterna

EFECTOS ASOCIADOS A LA CORRIENTE ELCTRICALa corriente elctrica es til por los efectos que genera a su paso: qumicos, calorficos, luminosos, magnticos, mecnicos.Efecto calorficoEl continuo choque entre electrones de la corriente y entre los electrones con los tomos del conductor hace que el conductor se caliente. Esta propiedad se aprovecha en estufas, planchas, resistencias, fusibles, etc.Efecto luminosoSi el metal se calienta mucho, como en el filamento de una bombilla (hasta 3000 C), se pone incandescente y emite luz.

Efecto qumicoLa corriente elctrica puede producir reacciones qumicas. En la industria se emplea la electrolisis para transformar unas sustancias en otras: Para proteger una superficie metlica de la corrosin. Mejorar el aspecto superficial (Ej.: chapados de oro). Mejorar propiedades elctricas, pticas u otras. Obtener metales a partir de sus minerales.

Efecto magnticoLa corriente elctrica produce imanes. Una corriente elctrica continua crea a su alrededor una zona con propiedades magnticas. Se puede ver que la aguja de una brjula se desva al paso de una corriente elctrica continua.

El paso de corriente elctrica hace desviarse a la aguja de la brjula

Ejemplo: Se puede convertir clavo de hierro en imn. Para ello se enrolla un hilo de cobre en una barra de hierro (una punta de hierro) y se conectan los extremos del hilo a una pila de petaca. El hierro es capaz de atraer alfileres o clips prximos. Este dispositivo se puede encontrar en el interior de los telfonos o de los timbres y se llama electroimn.

Efecto mecnicoComo la corriente elctrica se comporta como un imn, se puede producir un movimiento si situamos imanes cerca de una corriente elctrica. Esto es lo que sucede en un motor elctrico.

Motor elctrico

UNIDADESEL AMPEREDe acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente elctrica en ampere ( A ) que circula por un circuito est estrechamente relacionada con el voltaje o tensin ( V ) y la resistencia en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.Definicin de ampereUn ampere (1 A) se define como la corriente que produce una tensin de un volt (1 V), cuando se aplica a una resistencia de un ohm ( 1 ).

Un ampere equivale una carga elctrica de un coulomb por segundo ( C/seg) circulando por un circuito elctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 x 1018 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente elctrica equivale a la cantidad de carga elctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.MLTIPLOSLos ms utilizados: KiloAmpere (KA) =103 = 1000 Ampere MegaAmpere(KA) =106 =1000000 Ampere

Los submltiplos ms utilizados del ampere son los siguientes: miliAmpere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 Ampere microAmpere (A ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 AmpereMEDICIN DE LA CORRIENTE ELCTRICAMedicin de la intensidad de la corriente elctrica o amperaje

La medicin de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un ampermetro o un. miliampermetro, segn sea el caso, conectado en serie en el propio circuito elctrico. Para medir. ampere se emplea el "ampermetro" y para medir milsimas de ampere se emplea el miliampermetro.La intensidad de circulacin de corriente elctrica por un circuito cerrado se puede medir por medio de un ampermetro conectado en serie con el circuito o mediante induccin electromagntica utilizando un ampermetro de gancho. Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar tambin un multmetro que mida miliampere (mA).

Ampermetro de gancho Multmetro digital Multmetro analgico

El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la corriente que circula por circuitos elctricos de fuerza en la industria, o en las redes elctricas domstica, mientras que los submltiplos se emplean mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los circuitos electrnicos.FUERZA ELECTROMOTRIZ

DEFINICIN Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.

A. Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulacin de la corriente elctrica desde la fuente de FEM (la batera en este caso). B. Circuito elctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacin de un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batera.Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energa elctrica, entre los que podemos citar:Pilas o bateras. Son las fuentes de FEM ms conocidas del gran pblico. Generan energa elctrica por medios qumicos. Las ms comunes y corrientes son las de carbn-zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay tambin de nquel-cadmio (NiCd), de nquel e hidruro metlico (Ni-MH) y de in de litio (Li-ion), recargables. En los automviles se utilizan bateras de plomo-cido, que emplean como electrodos placas de plomo y como electrolito cido sulfrico mezclado con agua destilada.

Mquinas electromagnticas. Generan energa elctrica utilizando medios magnticos y mecnicos. Es el caso de las dinamos y generadores pequeos utilizados en vehculos automotores, plantas elctricas porttiles y otros usos diversos, as como los de gran tamao empleado en las centrales hidrulicas, trmicas y atmicas, que suministran energa elctrica a industrias y ciudades.

Celdas fotovoltaicas o fotoelctricas. Llamadas tambin celdas solares, transforman en energa elctrica la luz natural del Sol o la de una fuente de luz artificial que incida sobre stas. Su principal componente es el silicio (Si). Uno de los empleos ms generalizados en todo el mundo de las celdas voltaicas es en el encendido automtico de las luces del alumbrado pblico en las ciudades.

Tambin se utilizan en el suministro de pequeas cantidades de energa elctrica para satisfacer diferentes necesidades en zonas apartadas hasta donde no llegan las redes del tendido de las grandes plantas generadoras. Las celdas fotovoltaicas se emplean tambin como fuente principal de abastecimiento de energa elctrica en los satlites y mdulos espaciales. Las hay desde el tamao de una moneda hasta las del tamao aproximado de un plato. Para obtener una tensin o voltaje ms alto que el que proporciona una sola celda, se unen varias para formar un panel.

Termopares. Se componen de dos alambres de diferentes metales unidos por uno de sus extremos. Cuando reciben calor en el punto donde se unen los dos alambres, se genera una pequea tensin o voltaje en sus dos extremos libres.Termopar de hierro-constantn (Fe-CuNi)Entre algunas de las combinaciones de metales utilizadas para la fabricacin de termopares podemos encontrar las siguientes: chromel-alumel (NiCr-NiAl), hierro-constantn (Fe-CuNi), chromel-constantn (NiCr-CuNi), cobre-constantn (Cu-CuNi), platino-rodio (Pt-Rh), etc.Los termopares se utilizan mucho como sensores en diferentes equipos destinados a medir, fundamentalmente, temperaturas muy altas, donde se hace imposible utilizar termmetros comunes no aptos para soportar temperaturas que alcanzan los miles de grados.

Efecto piezoelctrico. Propiedad de algunos materiales como el cristal de cuarzo de generar una pequea diferencia de potencial cuando se ejerce presin sobre ellos.Una de las aplicaciones prcticas de esa propiedad es captar el sonido grabado en los antiguos discos de vinilo por medio de una aguja de zafiro, que al deslizarse por los surcos del disco en movimiento convierten sus variaciones de vaivn en corriente elctrica de audiofrecuencia de muy baja tensin o voltaje, que se puede amplificar y or a un nivel mucho ms alto.

Existe tambin un tipo de micrfono de cermica, que igualmente convierte las variaciones de los sonidos que capta en corrientes de audiofrecuencia que pueden ser amplificadas, transmitidas o grabadas.El efecto piezoelctico del cristal de cuarzo, por ejemplo, tiene tambin una funcin inversa, que es la de vibrar cuando en lugar de presionarlo le aplicamos una pequea tensin o voltaje. En este caso la frecuencia de la vibracin depender del valor de la tensin aplicada y del rea que tenga el cristal sobre el cual se aplica.El uso prctico ms conocido de esta variante del efecto piezoelctrico est en los relojes de cuarzo, fijar la frecuencia de trabajo del microprocesador en los ordenadores, fijar las frecuencias de transmisin de las estaciones de radio, etc.El valor de la fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, coincide con la tensin o voltaje que se manifiesta en un circuito elctrico abierto, es decir, cuando no tiene carga conectada y no existe, por tanto, circulacin de corriente.La fuerza electromotriz se representa con la letra (E) y su unidad de medida es el volt (V). En algunos textos la tensin o voltaje puede aparecer representada tambin con la letra (U).DIFERENCIA DE POTENCIALLa diferencia de potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga elctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito elctrico, esta corriente cesar cuando ambos puntos igualen su potencial elctrico.

Si la energa (E) que el generador cede al circuito durante su funcionamiento es directamente proporcional a su (V) y a la carga, q (C), que pone en movimiento. E=q.V

Por lo tanto la d.d.p o diferencia de potencial es:

VOLTAJE La tensin elctrica o diferencia de potencial (tambin denominada voltaje) es una magnitud fsica que cuantifica la diferencia de potencial elctrico entre dos puntos. Tambin se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo elctrico sobre una partcula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltmetro. Su unidad de medida es el voltio.

La tensin entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial elctrico de dichos puntos A y B en el campo elctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producir un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladar a travs del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesar cuando ambos puntos igualen su potencial elctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente elctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un slo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algn otro donde el potencial se defina como cero.

En muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra.El aparato que se utiliza para medir el voltaje se denomina voltmetro, y se representa en los esquemas elctricos por, ha de conectarse entre los extremos de un generador o entre los de un consumidor.

Analoga hidrulicaSuele usarse una analoga para entender de forma sencilla e intuitiva los conceptos bsicos de electricidad. Se supone un camino cerrado de tuberas en forma de crculo, compuesto por:

En el caso del voltaje debe existir un voltaje en A diferente al del punto B, se le llama diferencia de tensin a .Si Va es mayor que Vb habr cierta tensin o desequilibrio en dichos puntos, se establecer un campo elctrico que mover los electrones desde el punto A hacia el B. Como el campo elctrico es conservativo debe existir un camino cerrado desde el punto A al B para que se produzca flujo elctrico y trabajo en la carga

UNIDADESLa FEM se mide en voltios, al igual que el potencial elctrico.Por lo que queda que:

Se relaciona con la diferencia de potencial V entre los bornes y la resistencia interna r del generador mediante la frmula E = V + Ir (el producto Ir es la cada de potencial que se produce en el interior del generador a causa de la resistencia hmica que ofrece al paso de la corriente). La FEM de un generador coincide con la diferencia de potencial en circuito abierto.La unidad cgs de la fuerza electromotriz y el voltioEn el sistema cgs de unidades, la unidad de fuerza electromotriz se define como la fuerza electromotriz que acta sobre un circuito cuando al circular una corriente de una unidad cgs electromagntica de intensidad, la potencia desarrollada en un ergio por segundo. La unidad prctica de fem, denominada voltio, se define como 108 unidades cgs electromagnticas.Para la diferencia de potencial, la unidad es el voltio

MLTIPLOSLos ms utilizados:Kilovoltios (Kv) =103V = 1000 voltiosMegavoltios (Mv) =106V=1000000 voltiosSUBMLTIPLOSLos ms utilizados:Milivoltios (mv)10-3 V0,001 voltiosMicrovoltios (v)10-6 V0,000001voltios

RESISTENCIA ELCTRICA

DEFINICINLa resistencia se define como el cociente entre la diferencia de potencial entre dos puntos de un objeto material y la corriente establecida como consecuencia de esa diferencia de potencial. En trminos matemticos la resistencia es:

La resistencia, R, elctrica es la mayor o menor oposicin de un cuerpo al paso de la corriente elctrica. La resistencia de un conductor depende:

R = Resistencia L = Longitud conductor (hilo) S = Seccin conductor (hilo) = Resistividad (Caracterstica para cada material y temperatura.Factores que determinan la Resistencia Elctrica.Resistividad: Entre los factores que determinan la resistencia elctrica, cuando se establece una diferencia de potencial entre dos puntos de un material, est su constitucin, es decir, el elemento o compuesto de que est hecho el material influye de manera importante en su comportamiento. Por ejemplo: Dos barras idnticas en dimensiones y forma, una de Cobre y otra de Hierro, si se someten a la misma diferencia de potencial entre puntos equivalentes, tienen resistencias diferentes, siendo la del Cobre menor que la del Hierro.Este factor relacionado con la constitucin del material se caracteriza a travs de una magnitud fsica llamada resistividad; valores altos de ella en una sustancia nos indican que es poco conductora de la electricidad y valores bajos nos sealan lo contrario. En la tabla siguiente tienes los valores de la resistividad para algunos materiales.

LEY DE OHMLa Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:

Tensin o voltaje "E", en volt (V).Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.Postulado generalEl flujo de corriente en ampere que circula por un circuito elctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensin o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

Desde el punto de vista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Frmula General de la Ley de Ohm:

REPRESENTACIN GRFICA

Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical (corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (voltaje).Las pendientes de estas lneas rectas representan el valor del resistor.Con ayuda de estos grficos se puede obtener un valor de corriente para un resistor y un voltaje dados. Igualmente para un voltaje y un resistor dados se puede obtener la corriente.

UNIDADESEn el pasado se tom como unidad de resistencia, la de una columna de mercurio de 106,3cm, de longitud y una seccin de 1mm2 , a 0 C. Hoy da prcticamente cualquier material podra servir como unidad, basta con escoger un material de dimensiones especficas que al establecer una diferencia de potencial en l, circule por l una corriente de 1 Ampere. A esta unidad se llama Ohmio en el sistema internacional de medidas. En lugar de la palabra ohmio, a veces se escribe (la letra griega omega). MLTIPLOSA una resistencia de un milln de ohmios se llama megohmio y se representa por M . Kiloohmio (K) =103 = 1000 ohmio Megaohmio(M) =106=1000000 ohmio

Los submltiplos ms utilizados del ampere son los siguientes: miliohmio ( m) = 10-3 A = 0,001 ohmio microohmio ( ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 ohmio

MEDICIN DE LA RESISTENCIA ELECTRICAEn el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayscula, . Para su medida se utilizan unos aparatos llamados ohmimetros u ohmmetro.

CONCLUSIONES La grfica de V-I result ser una recta que pasa por el origen, hecho que nos da la pauta de que la diferencia de potencial y la intensidad de corriente son magnitudes directamente proporcionales. La pendiente representa la resistencia, es decir la constante entre V-I. La resistencia depende mucho en si esta en paralelo o en serie puesto que si el circuito esta en serie la resistencia aumenta al aadir mayor nmero de resistencias, lo contrario sucede en un circuito en paralelo donde mientras ms resistencias se aada menos resistencia se obtendr. Para un ingeniero en Minas es muy importante tener conocimiento de corriente y resistencia elctrica ya que en cualquier labor minera u obra subterrnea habr necesariamente una instalacin elctrica entonces el uso correcto de estas resistencias har que la energa se disipe, funcionara tambin para controlar la intensidad de corriente o para controlar un voltaje ya sea disminuyndolo o aumentndolo.RECOMENDACIONES En muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra. Lo que se debe tener en cuenta es que las pilas, bateras u otros dispositivos no son los que crean las cargas elctricas, sino que estas estn presentes en todos los elementos presentes en la naturaleza

BIBLIOGRAFA Fisica Tomo II-Cuarta Edicin-Raymond A. Serway-Editorial: McGraw-Hill Enciclopedia Encarta 2002

WEBGRAFA http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml#ixzz3dO8lQ8dE http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/FuezElectromotriz.html