CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 135
Corriente eléctrica
Enelcapítuloanteriorestudiamossituacionesdondelascargaspermane-cíanenreposo.Ahoraanalizaremossituacionesdondelascargaseléctricasestánenmovimiento.
Denominamos corriente eléctrica al desplazamiento de cargaseléctricasporunmedioconductor.
Sienunmedioconductorgeneramosuncampoeléctrico,sobrecadacargapertenecientealmedioactuaráunafuerzaeléctrica.Lascargaslibresse pondrán en movimiento, ya que actúa sobre ellas una fuerza que lasacelera.Estafuerzatieneelmismosentidodelcamposilacargaespositivaysentidoopuestosilacargaesnegativa(fig1).
Podemosgeneraruncampoeléctricoenunmediovinculándoloconcablesconductoresaunapilaounabatería.Estetipodedispositivossellamangeneradoresofuentesdecorrienteylosestudiaremosconmayordetalleenelcapítulo15.
Analicemos dos situaciones:
En lafigura2aconectamos losextremosdeunconductormetálicoaunabatería.Lascargaslibresdelconductorsonelectronesdelosorbitalesmenosligadosalátomo.Comosucargaesnegativa,semoveránensenti-docontrarioalcampoeléctrico.
Enlasegundasituación,sumergimosdosbarrasmetálicasenunasolu-ciónácidaosalinaylasconectamosaunabatería(fig2b).Lascargaslibresenlasoluciónsonionespositivosynegativos.Lospositivossemoveránenelsentidodelcampoeléctricoylosnegativosensentidoopuesto.
En ambos casos tenemos desplazamiento de cargas eléctricas. Sola-mentenosocuparemosdelestudiodelmovimientodecargas(electrones)enconductoresmetálicos.
Fig. 1. La fuerza eléctrica sobre cargas positivas tiene el mismo sentido del campo eléctrico. La fuerza eléctrica sobre cargas negativas tiene sentido contrario al campo eléctrico.
Fig. 2a.
Fig. 2b. Los iones positivos se mueven en el sentido del campo eléctrico y los negativos en sentido contrario
�F
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�E
Corriente eléctrica
CAPÍTULO 11
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136 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
Efectos de una corriente eléctrica
Simiramosuncable,nopodemosdarnoscuentasiporélcirculaunacorrienteeléctricaono,aunquenotengalaprotecciónplásticacorrespon-diente.Podemosdetectarlacirculacióndecorrienteobservandolosefec-tosqueéstaproduce.
Efecto térmico o efecto Joule
Si observamos una lámpara encendida, sabemos que por ella circulacorriente.Pero¿quéobservamosenrealidad?Obviamente,novemoslascargaseléctricasmoviéndoseporelfilamentodelalámpara.Loqueapre-ciamosesunodelosefectosdelacorrienteeléctrica,elefecto térmico o efecto Joule.Todacorrienteeléctricaaumentalaenergíainternadelcon-ductorporelquecircula.Estoocurreporelaumentodevelocidaddeloselectronesyporelaumentodelafrecuenciadeloschoquesdelascargaslibrescuandosedesplazanporlaredcristalinadelmaterialconductor.Porlotantoaumentasutemperaturaygeneralmentecedeenergíaalambien-teenformadecalor.Silatemperaturadelconductoraumentalosuficientesetornaincandescenteyemiteluz,comoelfilamentodelalámparaoelrulodeunaestufaacuarzo.
Efecto magnético o efecto Oersted
Sicolocamosunabrújulacercadeunconductorconectadoaunaba-tería,suagujasedesvía(fig3).Estoocurreporquetodacorrienteeléctricageneraasualrededoruncampomagnético.Aestapropiedadseladeno-minaefecto magnético o efecto Oersted(fig4).Motores,timbresymu-chosotrosaparatosfuncionanbasadosenesteefecto,queenelcapítulo18estudiaremosconmayorprofundidad.
Efecto químico
Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor puede pro-ducircambiosquímicos.Unejemploimportantedelefecto químicoeslaelectrólisis.Eselfenómenoenelcuálpormediodeunacorrienteeléctri-capodemosdescomponersustanciasenloselementosquelaforman.Seaplicaencromados,niqueladosyjoyería(bañosdeoroyplata).
Circuito Eléctrico
Paraestablecerunacorrienteeléctricadebemosteneruncircuitoeléc-tricocerrado(fig5).Elmismoestáformadoportrescomponentesbásicos:generador,receptorycablesconductores.
Elgeneradoreseldispositivoquetransformaalgúntipodeenergíaenenergíapotencialeléctrica.Ejemplosdegeneradores:pilas,baterías,alter-nadores,dínamos.
El receptor transforma la energía potencial eléctrica en otro tipo deenergía,dependiendodesuutilidadpráctica.Ejemplosdereceptores:re-sistores,lámparas,estufas,motores,equiposdeaudio,yunsinfindeelec-trodomésticosyaparatosquefuncionaneléctricamente.
Fig. 3. Al establecerse una corriente eléctrica en el conductor, la aguja magnética de la brújula se desvía.
Fig. 4. Hans Christian Oersted (1777-1851) físico y químico danés. En 1820 descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo en un experimento muy sencillo, que llevó a cabo ante sus alumnos. Demostró que un hilo conductor de corriente podía mover la aguja de una brújula, sentando las bases del Electromagnetismo.
Fig. 5. Circuito eléctrico.
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 137
Los cables conductores son generalmente alambres metálicos recu-biertosdeunaprotecciónplástica.Unenloselementosyamencionados,proporcionandoalascargasuncaminocasisinoposición.
Algunoselementospresentanpolaridad,esdecirtienenunterminaldeconexiónpositivoyotronegativo,comounapila.Paracumplirsufuncióndeben conectarse al circuito respetando su polaridad. Otros elementoscomolaslámparasoresistoresnotienenpolaridad.
Para representar en forma simplificada los elementos de un circuitoeléctrico,seutilizanlossiguientessímbolos(fig6).
Sentido de la corriente eléctrica
Cuandolacomunidadcientíficacomenzóainteresarseporlosfenóme-nos eléctricos ya estaban bastante avanzados los estudios relacionadosconlahidrodinámica.Unodelosprimerosproblemasaresolvercuandolasciudadesfueroncreciendo,fuecómodistribuirelaguacorrienteycómodrenarlasaguasresidualesyfluvialeshaciaafueradelaciudadoaunríocercano.TambiénestuvierondemodaenelsigloXVIlosjardinesconfuen-tes y atracciones con agua. Esto favoreció la interpretación de los fenó-menos eléctricos basándose en los hidráulicos. A esta forma de explicar
Fig. 6. Símbolos que utilizaremos para los elementos de circuitos eléctricos.
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138 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
quésucedealestablecerseunacorrienteeléctricaseladenominamodelo hidráulico de la corriente eléctrica.Deéstemodeloheredamosdenomi-nacionesqueseutilizanaúnhoy,basadasenconceptoshidrodinámicos:corrientedeagua,corrienteeléctrica;fuentedeagua,fuentedecorrienteeléctrica;flujodeagua,flujodecorriente.
Elaguasiempresemueveespontáneamentedeuntanqueamayoral-turaaunomásbajo,desdedondetienemayorenergíapotencialgravita-toriaadondetienemenor.Análogamentealcomportamientodelagua,sesupusoquelascargassemovíandesdeelbornedepotencialeléctricomásalto,elpositivo,aldemenorpotencialeléctrico,elnegativo.Recordemosqueloscientíficosqueestudiabanlosfenómenoseléctricosnoconocíanaúnlanaturalezadelascargas.
Denominamos sentido convencional de la corriente al que con-sideraquecargaspositivassemuevendesdeelterminalpositivoalnegativodelgenerador(fig7).
Denominamossentido real de la corriente eléctricaalqueconsi-deraquecargasnegativassemuevendesdeelterminalnegativoalpositivodelgenerador(fig8).
Enlosmetalestenemosunflujodeelectronesquesemuevendesdeelbornenegativoalpositivodelafuenteeléctrica.
Corriente continua y alterna
Sielsentidodelacorrienteeléctricapermanececonstanteamedidaquepasaeltiempo,lacorrienteescontinua.Eseltipodecorrientequecirculaporelfilamentodeunalámparadeunalinternaquefuncionaconpilas.
Silacorrientecambiadesentidoperiódicamente,lacorrienteesalter-na. Por la instalación eléctrica domiciliaria circula una corriente de estetipo,quecambiadesentido100vecesenunsegundo.LaredeléctricadeUTEnosproporcionacorrientealternaconunafrecuenciade50Hz,esdecirconunperíodode0,020s.
Receptores conectados en serie y en paralelo.
Enuncircuitoeléctricopodemoscombinarvariosreceptoresy/ofuen-tes.Analizaremoscircuitosformadopordosreceptoresyungenerador.
Losreceptorespuedenconectarsededosformasdistintas:enparaleloyenserie.
Dosreceptoresestánconectados en paralelo, siestánconectadosalos mismos puntos del circuito, en el ejemplo de la figura 9a los puntos“A”y“B”.Aestospuntosselesdenominanudos.Sidesconectamosunodelosreceptores,elotroreceptorcierraelcircuito,porloquepuedeseguircirculando corriente por él (fig 9b). Si los receptores fueran lámparas, aldesconectarunalaotracontinúaencendida.
Fig. 9a. Los dos receptores en paralelo están conecta-dos a los puntos “A” y “B”
Fig. 9b. Si se desconecta un receptor, el circuito se cierra por el otro
-+
-+
Fig. 8. Sentido real de la corriente. Las cargas negativas se mueven de negativo a positivo
Fig. 7. Sentido convencional de la corriente. Las cargas positivas se mueven de positivo a negativo
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 139
Fig. 9c. Los dos receptores en serie están conectados uno a continuación de otro, solo tienen en común un punto.
Fig. 9d. Si se desconecta un receptor, el circuito no se cierra, no circula corriente eléctrica.
Dosreceptoresestánconectados en seriesiestánconectadosunoacontinuacióndelotro(fig9c).Loselementostienenunsolopuntoenco-mún,quenoestáconectadoauntercerelemento.Sidesconectamosunodeellos,abrimoselcircuitoydejadecircularcorrienteporelotro(fig9d).Sisetrataradelámparas,aldesconectarunaseapagalaotra.
Enlainstalacióneléctricadomiciliariatodosloselementosoelectrodo-mésticosseconectanenparalelo.Esonospermitehacercircularcorrientesolamente por el que necesitamos, independientemente de que los de-másesténencendidosono.(Imagínateelabsurdoqueseríaquetodoslosaparatosdebanfuncionaralavez).Laslucesqueadornanlosárbolesdenavidad,esunejemplodereceptores,enestecasolamparitas,conectadasenserie.Todaslaslámparasestánconectadasenserie.Unadeellastieneundispositivo,generalmentetérmico,quefuncionacomointerruptor.Alcortarelpasajedelacorriente,hacequetodasseapaguen;cuandovuelveadejarpasarcorriente,todaslaslámparasseenciendennuevamente.
Ejemplo 1
Uncircuitodecorrientecontinuaestá formado por un generador,treslámparasytresinterruptorescomomuestralafigura10.
a) Describecómoseencuentranconectadaslaslámparas.Lalámparas1y2estánconecta-das a los mismos puntos del cir-cuito,porloqueestánenparale-lo.Lalámpara3estáconectadaacontinuación, por lo que está enserieconrespectoa1y2.
b) ¿Qué lámparas se enciendenalcerrarelinterruptor3?Alcerrarelinterruptor3nosecie-rrauncircuito,porloqueningunadelastreslámparasseenciende.
c) ¿Qué interruptores debo ce-rrarparaqueseenciendalalám-para1?Debemos cerrar el interruptor 1para que el circuito se cierre porla lámpara1,peroestonoessu-ficiente porque el circuito estáabierto en el interruptor 3. Porlo tanto para que se encienda lalámpara1debemoscerrarlosinterruptores1y3.
Fig. 10.
+ -
+ -
+ -
1
1
1
2
2
2
3
3
3
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140 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
Intensidad de corriente
Si por un conductor circula una corriente eléctrica, por una seccióntransversaldelmismopasaciertacantidaddecarga,yaqueestasseestándesplazandoporelconductor(fig11).
Laintensidaddecorrienteesunamagnitudfísicaquevinculalacargaeléctricaquepasaporunconductorconeltiempoquedemoraenpasar.
Sedefinecomoelcocienteentrelacantidaddecarga“q”quepasaporunaseccióntransversaldeunconductoryeltiempoquedemoraenpasar“∆t”.
Iqt
=∆
Apartirdeéstadefiniciónpodemosdeducirquela intensidaddeco-rrienteserámayorsipasaunagrancantidaddecargaenpocotiempo.
Unidades de intensidad.
EnelSistemaInternacionaldeUnidades,lacargasemideenCoulombyeltiempoensegundos.
[q]=C
[∆t]=s
[I]= Cs
=A
LaunidaddeintensidadC/ssedenominaAmpere,enhonoralfísicodelmismonombre(fig12).
Tambiénsepuedenexpresarlaintensidaddecorrienteenotrasunida-dessubmúltiplosdelAmpere.
1mA(miliampere)=0,001A=1x10-3A
1µA(microampere)=0,000001A=1x10-6A
Ejemplo 2
Porlaseccióntransversaldeunconductorpasaunacargade4,5mCen10minutos.
a) Calculalaintensidaddecorrientequecirculaporelconductor.
Deacuerdoaladefinicióndeintensidaddecorriente Iqt
=∆
ExpresandolasmagnitudesenelSistemaInternacionalysustituyendo
I Cs
= × −4 5 10600
3, I A= 0 0000075, ,quepodemosexpresarlo
I=7,5x10-6AotambiénI=7,5µA
Fig. 12. André-Marie Ampère (1775 - 1836) matemá-tico y físico francés, generalmente considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. En 1822 estableció los principios de la electrodinámica. En 1827 publicó su Teoría matemática de los fenómenos electrodinámicos, donde expuso su famosa ley.
Fig. 11 . Las cargas en movimiento atraviesan la sección transversal del conductor.
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 141
b) ¿Cuántoselectronesatraviesanunaseccióntransversaldelconduc-toren45segundos?
Despejandodeladefinicióndeintensidaddecorriente,q=Ix∆tSustituyendo,q=7,5x10-6Ax45s ⇒ q=3,4x10-4C
Recordandoque1C=6,25x1018x|qe|,podemosdeterminarlacantidad
deelectronesutilizandounaregladetres.1C—6,25x1018electrones 3,4x10-4C—nelectrones
Entonces“n”,elnúmerodeelectronessepuededeterminar
n C eC
= × × ×− −3 4 10 6 25 101
4 18, , ⇒ n=2,1x1015electrones
Diferencia de potencial
Enlafiguraobservamosunconductorcuyosextremosestándesconec-tados.Espontáneamentelascargaseléctricasnocomienzanacircularporél,porlotantolaintensidaddecorrientepordichoconductoresnula.Estolocomprobamosfácilmenteporquenodetectamosningunodelosefec-tosqueproduceunacorrienteeléctrica(fig13a).
Ahoraconectamoselconductoraungenerador,formandopartedeuncircuitoeléctrico.Enestascondicionessípodrácircularunacorrienteeléc-tricaporél(fig.13b).
Esmuyclaroquelafuentecumpleunpapelimportanteparaquecircu-leunacorrienteeléctrica.
¿Qué genera la fuente para que se establezca una corriente eléctrica por el conductor?
Para que las cargas circulen, la fuente realiza un trabajo sobre ellas.Cuandoelgeneradorlesrealizaestetrabajoalascargas,lescedeenergía.Lascargastransportandichaenergíaalosdiferentesreceptores,dondeestransformadaenotrotipodeenergía.Secumpleelprincipiodeconserva-cióndelaenergía:
Elvalordeltrabajorealizadoporelgeneradorsobrelascargaseléc-tricas,esigualalaenergíaquelosreceptorestransforman.
Lascargaseléctricassonlos“vehículos”quetransportanlaenergíades-deelgeneradoralreceptor,atravésdelosconductoresenuncircuitoeléc-trico.
Fig. 13a. No se establece una corriente eléctrica en forma espontánea.
Fig. 13b. Al conectar los extremos del conductor a una fuente se establece una corriente eléctrica.
Utilizaremoslostérminos“generador”y“fuente”indistintamente.
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142 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
Definición de diferencia de potencial
Ladiferenciadepotencialeléctricaentredospuntos“AyB”deuncircui-tolarepresentamosdelasiguienteforma:V
AB.
Sedefinecomoelcocienteentreeltrabajoeléctricoqueselerealizaalascargaseléctricasentrelospuntos“AyB”ylacantidaddecargaeléctricaquecirculaentredichospuntos.
V
TqABAB=
Unidades de la diferencia de potencial
EnelSistemaInternacionaldeUnidades,eltrabajosemideenJouleylacargaeléctricasemideenColulomb.Porlotantolaunidaddeladiferencia
depotencialesJoule
Coulomb.EnhonoralcientíficoitalianoAlessandroVolta
(fig14)adichococienteseledenominaVolt.
[T]=J
[q]=C
[V]=JC
=V
Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos
Supongamosquetenemosdoslámparasconectadasenserie(fig.15).L
1estáconectaalospuntos“A”y“B”delcircuito,mientrasL
2estáconec-
tadaa“B”y“C”.Secumplequelasumadelasddpentrelospuntos“A”y“B”yladdpentrelospuntos“B”y“C”esigualaladdpentrelospuntos“A”y“C”.
Estoes: VAC
=VAB
+VBC
Estaexpresión,puedededucirsedeunaleymásgeneral, laconserva-cióndelaenergía.“V
AC”eslaenergíaqueaportaelgeneradorporunidad
de carga, mientras que los términos“VAB
” y“VBC
” representan la energíatransformadaporunidaddecargaencadareceptor.
Silaslámparasestuvieranconectadasenparalelo,loestaríanamismospuntosdelcircuito.Entreestospuntossólopuedeexistirunúnicovalordeddp,porloquepodemosconcluirqueloselementosconectadosenpara-leloestánconectadosalamismaddp.
Ley de los nudos
Consideremosuncircuitocontreslámparasconectadascomomuestralafigura16.LlamemosI
1,I
2eI
3alasintensidadesporL
1,L
2yL
3respectiva-
mente.Elpunto“A”esunnudo,enélconfluyentresconductores.
Fig. 15. En un circuito en serie VAC
=VAB
+VBC
Fig. 16. En un nudo la intensidad que llega (I1) es igual
a la intensidad que sale (I2 + I
3)
Utilizaremoslasigla“ddp” parareferirnosa“diferenciadepotencial”.
Fig. 14. Alessandro Volta (1745-1827), Físico e inventor italiano famoso por desarrollar la pila eléctrica, que permite obtener corriente continua durante un tiempo prolongado.
+ -
A CBL
1L
2
A
L1
L2
L3
I2
I1
I3
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 143
Fig. 17. Por L1 y entre el punto B y el generador circula
ITOTAL
, la mayor intensidad del circuito.
Laley de los nudosdicequelasumadelasintensidadesquelleganaunnudoesigualalasumadelasintensidadesquesalendelmismo,estoes:
Ennuestrocasosecumpleque: I ILlegan Salen
=∑ ∑I1=I
2+I
3
Podemosobservarquealpunto“B”,quetambiénesunnudo,lleganI2
eI3.Aplicandolamismaley,obtenemosqueelporelcablequevinculael
punto“B”conelgenerador,circulaunacorrientedevalorigualaI1.Aesta
intensidad,queeslaintensidadmásgrandequehayenelcircuito,yeslaquecirculaporelgeneradorlallamamosintensidad total.
Estaleysedesprendedeotramásgeneralqueeslaconservacióndelacarga,yaestudiadaenelcapítuloanterior.Sienningúnpuntodelcircuitoseacumulacargaeléctrica,lacargaquellegaaunpuntoesigualalaquesale.Nosegeneranisedestruyecargaeléctrica.Apliquemosestoparaelpunto“A”:
Σqllega
=Σqsale
Al punto“A” llega carga eléctrica desde L1, y sale carga eléctrica para
L2yL
3,estoes:
q1=q
2+q
3
Deladefinicióndeintensidadpodemosdespejar:q=Ix∆t,entoncesparaunmismo∆t,podemosescribir:
I1x∆t=I
2x∆t+I
3x∆t
Como∆tescomúnentodoslostérminoslopodemoscancelar,porloquepodemosobtener,elresultadoesperado:
I1=I
2+I
3
Consideremosahorauncircuitoenserie.Noexistennudosdondelle-gueunconductorysalgamásdeuno,comoelpunto“A”delejemploan-terior,odonde lleguemásdeunconductorysalgauno,comoelpunto“B”.Deestopodemosdeducirqueporloselementosconectadosenserie,siemprecirculalamismaintensidaddecorriente,comoenelcircuitodelafigura18.
I1=I
2=I
3
Loselementosdeuncircuitoconectadosenparaleloestánaunamismadiferenciadepotencial.
Porloselementosdeuncircuitoconectadosenseriecirculalamismaintensidaddecorriente.
Fig. 18. Por los receptores conectados en serie circula la misma intensidad.
+ -
A B
L1
L2
L3
I2
I2
IT
IT
I3
I3
+ -
L1
L3
L2
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144 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
Ejemplo 3
Dosresistoresestánconectadosenseriecomomuestralafigura19.Laddpentelosbornesdelgeneradoresde12,0V.Laddpentelospuntos“A”y“B”esde4,5V.
a) Determinaladdpentrelospuntos“B”y“C”Deacuerdoalaleydelasmallas,V
AC=V
AB+V
BC
porlotantoVAC
-VAB
=VBC
Sustituyendo,12,0V–4,5V=VBC
⇒ VBC
=7,5V
b) ¿Porcuálresistorcirculamayorintensidaddecorriente?Como están conectados en serie por los dos circula la misma intensi-dad.
Ejemplo 4
Dosresistoresestánconectadosenparalelocomomuestralafigura20.Laintensidadporelresistor1esde0,050Aylaintensidadporlaramaprincipalesde0,120A.
a) Determinalaintensidadquecirculaporelresistor2.Deacuerdoalaleydelosnudos,I
T=I
1+I
2porlotantoI
T-I
1=I
2
Sustituyendo,0,120A-0,050A=I2
⇒ I2=0,070A
b) ¿Cuáldelosdosresistoresestáconectadoaunamayorddp?Comoestánconectadosalmismopardepuntosestánconectadosenparalelo,ysuddpesigual.
Instrumentos de medida
Elamperímetro eselinstrumentoquenospermitemedirlaintensidaddecorrienteenunpuntodelcircuito.Seconectaenserieconloselemen-tos del circuito (fig. 21). Recuerda que por componentes conectados enseriecirculalamismaintensidaddecorrienteeléctrica.
Elvoltímetromideladdpentredospuntosdelcircuito.Seconectaenparaleloalelementoentrecuyosextremosqueremosmedirladdp(fig22).Loselementosconectadosenparalelo,alestarconectadosalmismopardepuntosestánaigualdiferenciadepotencial.
Alconectarunamperímetroounvoltímetroenuncircuito,porelloscirculacorriente.Estoquieredecirquecuandoconectamosinstrumentos,estamosmodificandoelcircuitodelcualqueremosobtenermedidas.Uninstrumentoidealesaquelquenospermiteobtenermedidassinalterarlascaracterísticasdelcircuitoaestudiar.Talesvoltímetrosoamperímetrosnoexisten,perosiempresetrataquelosinstrumentosutilizadosseacerquenalcomportamientoideal.
Fig. 19. Ejemplo 3
Fig. 20. Ejemplo 4
Fig. 21. El amperímetro se conecta en serie con los resistores del circuito. Por todo el circuito circula la misma intensidad.
Fig. 22. El voltímetro se conecta en paralelo al resistor 2. Mide la ddp entre los extremos de este resistor.
+ -
A B C
+ -
A B
R1
R2
+ -
A
+ -
V
resistor 1 resistor 2
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 145
Unmultímetrootesteresuninstrumento(digitalodeaguja)quepue-decumplirlafuncióndevoltímetro,amperímetroyotrosinstrumentosdemedida(fig.23ayb).Utilizandolallaveselectorayconectadoalastermi-nalesapropiadaselegimoslafuncióndelinstrumentoylaescalaenlacualexpresalamedida.
Preguntas
1) ¿Quéesunacorrienteeléctrica?
2) ¿Qué ocasiona el desplazamiento de cargas eléctricas en un con-ductor?
3) ¿Cuálessonlosefectosdelacorrienteeléctrica?
4) Describeunaaplicacióndecadaefectodelacorrienteeléctrica.
5) ¿Cuálessonloscomponentesdeuncircuitoeléctrico?
6) ¿Cuáleslafuncióndecadaunodeloscomponentesdeuncircuito?
7) ¿Cuáleselsentidorealdelacorrienteeléctrica?
8) ¿Cuáleselsentidoconvencionaldelacorrienteeléctrica?
9) ¿Quédiferenciaexisteentrelacorrienteeléctricaalternaylacontinua?
10) ¿Cómoseconectandoselementosenserie?
11) ¿Cómoseconectandoselementosenparalelo?
12) Siconectamosdoslámparasenserieysequemaunadeellas,laotra¿continúaencendida?
13) Siconectamosdoslámparasenparaleloysequemaunadeellas,laotra¿continúaencendida?
14) Describeunejemplodondeseaconvenienteconectaraloselementosdeuncircuitoenparalelo.
15) Describeunejemplodondeseaconvenienteconectaraloselementosdeuncircuitoenserie.
16) ¿Cómosedefineintensidaddecorriente?
17) ¿CuáleslaunidaddeintensidaddecorrienteenelSistemaInternacional?
18) ¿Cómosedefinediferenciadepotencial?
19) ¿CuáleslaunidaddediferenciadepotencialenelSistemaInternacional?
20) ¿Cómoesladdpdedoselementosconectadosenparalelo?
21) Sitenemosdoselementosconectadosenserie,¿quérelaciónexisteentreladdpentrelosextremosdecadareceptoryladdpdelconjunto?
22) ¿Quédicelaleydelosnudos?
23) ¿Cómoeslaintensidaddedoselementosconectadosenserie?
24) ¿Aquéllamamosintensidadtotal?
25) ¿Puedeenalgúncasolaintensidadtotalsermenorqueladealgunosdeloscomponentes?¿Puedeserigual?
Fig. 23b. Multímetro preparado para medir ddp de corriente continua. El valor máximo que puede medir en esta posición de la llave selectora es de 20V
Fig. 23a. Multímetro preparado para medir intensidad de corriente continua. El valor máximo que puede medir
en esta posición de la llave selectora es de 2000µA
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146 Capítulo 11 • CORRIENTE ELÉCTRICA interacciones • campos y ondas / física 1º b.d.
26) ¿Dequéleyesconsecuencialaleydelosnudos?Explicadichaley.
27) ¿Quéesunamperímetro?Explicacomoseconectaauncircuitoparaquefuncionecorrectamente.
28) ¿Qué es un voltímetro? Explica como se conecta a un circuito paraquefuncionecorrectamente.
29) ¿Quéesuntester?
30) ¿Aquéseconsiderauninstrumentoideal?
31) ¿Existendichosinstrumentos?
Problemas
1) Por una sección transversal de un conductor circulan 30C de cargaenuntiempode10minutos.Calculalaintensidadporelconductor.Expresaelresultadoenmicroampereymiliampere.
2) Porunconductorcirculaunaintensidadde500mA.
a) Determinalacargaeléctricaquecirculaporunaseccióntransver-saldelconductorenuntiempode30s.
b) ¿Cuántos electrones corresponden a la carga calculada en lapartea?
3) Por un conductor circula una intensidad de corriente de 25µA. ¿Encuántotiempocircularáunacargaeléctricade2,0Cporunaseccióntransversaldelconductor?
4) Unabateríarealizauntrabajode180J.Porellacirculaunacargade6,0C.Calculaladdpentrelosbornesdelgenerador.
5) Unapilageneraunaddpentresusextremosde9,0V.Seloconectaaunreceptoryporestecirculaunacorrientede30mA.
a) Calculacuántacargacirculaporelreceptoren15minutos.
b) Calculacuántaenergíacedelapilaalreceptorenesetiempo.
6) Secalientaaguaconuncalentador instantáneoduranteuntiempode5,0minutos,entregándoleunaenergíade250KJ.Laintensidadporelcalentadormientrasestáfuncionadoesde3,8A.Calculaladdpalaqueestáconectadoelcalentador.
7) Cuatrolámparasycuatrointerruptoresseconectanaungeneradorcomomuestralafigura24.Completaelcuadro.
Fig. 24. Problema 7.
Para encender la lámpara ...
...debo cerrar los interruptores...
Al cerrarlos se encienden también las lámparas...
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CORRIENTE ELÉCTRICA.•.Capítulo 11interacciones • campos y ondas / física 1º b.d. 147
8) Encadaunodeloscircuitosdelasfiguras25y26hayconectadosco-rrectamenteamperímetrosyvoltímetros.Indicadequéinstrumentosetrataencadacaso.
Fig. 25. Problema 8. Fig. 26. Problema 8.
Fig. 27. Problemas 9 y 10.
Fig. 28. Problemas 12,13 y 14.
9) Dibujacómoconectaríaslosinstrumentosdemedidaenlossiguien-tescasos(fig.27):
a) UnamperímetroA1quemidalaintensidadquecirculaporL
1.
b) UnamperímetroA2quemidalaintensidadquecirculaporL
2.
c) UnvoltímetroV1quemidaladdpenlosextremosdeL
1.
d) UnvoltímetroV2quemidaladdpentrelosextremosdelgene-
rador.
10) ¿Cuáldelosamperímetrosdelproblema9indicamayorintensidad?Justifica.
11) ¿Cuáldelosvoltímetrosdelproblema9marcamayorddp?Justifica.
12) Cuatroresistoresseconectanaungeneradorcomomuestralafigura28.Indicasicadaunadelasiguientesafirmacionesesverdaderaofalsa.Justifica
a) LaintensidaddecorrientequepasaporR1esmayorquelainten-
sidaddecorrientequepasaporR4.
b) LaintensidaddecorrientequepasaporR1esmayorquelainten-
sidaddecorrientequepasaporR2.
c) LaintensidaddecorrientequepasaporR3esmayorquelainten-
sidaddecorrientequepasaporR4.
d) LaddpentreAyDesmayorqueladdpentreByC.
e) LaddpentrelosextremosdeR2esigualaladdpentrelosextre-
mosdeR3.
13) En el circuito del problema anterior, sabemos que I1=0,40A y que
I2=0,10A.DeterminaI
3eI
4.
14) En el circuito anterior sabemos que la ddp ente los extremos deR
3es2,5V,queladdpentelosextremosdeR
4es4,5Vyqueladdp
entreAyDesde9,0V.DeterminaladdpentrelosextremosdeR2y
deR1.
L2
L1
L3
A B
+ -
R2
R3
R1
R4
A
D
B
C
+ -
1
2
+ -
1
2
3
4
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