FÍSICA III CORRIENTE ELÉCTRICA: LEY DE OHM
Lic. Daniel Delfin Narciso
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¿cuál es electricidad?
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¿Qué entiendes por voltaje?
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¿Qué es corriente eléctrica
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¿Qué es resistencia eléctrica?
LOGROS DE LA SESIÓN
Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve problemas de circuitos en corriente continua, utilizando las ecuaciones para asociaciones de resistencias y la ley de Ohm, en base al correcto planteamiento del problema, y al desarrollo través de una secuencia lógica y fundamentada.
ESTRUCTURA ATÓMICA La materia esta formada por átomos; los átomos están formados por PROTONES, ELECTRONES y NEUTRONES
ELECTRÓN LIBRE Si un átomo tiene el mismo número de protones que de electrones, tiene carga eléctrica neutra. Cuando un electrón sale de su órbita, es llamado electrón libre.
+9
Átomo neutro
+9
Ion positivo
+9
Ion negativo
CORRIENTE ELÉCTRICA Los electrones libres pueden ser atraídos por átomos donde falta un electrón. Cuando esto ocurre continuamente, estos electrones en movimiento constituyen lo que llamamos corriente eléctrica.
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I) La intensidad de corriente es la cantidad de electrones que atraviesa un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A).
CIRCUITO ELÉCTRICO Un circuito eléctrico es el recorrido por el cual circulan los electrones.
VOLTAJE, TENSIÓN ó DIFERENCIA DE POTENCIAL EL voltaje es la fuerza eléctrica que hace que los electrones libres se muevan de un átomo a otro. La unidad de medida del voltaje es el voltio (V).
RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia eléctrica es la mayor o menor dificultad que opone un material al paso de la corriente eléctrica.
=
La unidad de la medida de la resistencia es el ohmio (Ω) y de la resistividad ρ el ohmio por metro (Ω.m)
EJEMPLO Suponga que desea fabricar un alambre uniforme a partir de 1.00 g de cobre. Si el alambre debe tener una resistencia = 0.500 Ω , y si debe utilizarse todo el cobre disponible, ¿cuál será a) la longitud y b) el diámetro de este alambre?
RESISTENCIA Y TEMPERATURA
En un intervalo limitado de temperatura, la resistividad de un conductor varía prácticamente de manera lineal con la temperatura, de acuerdo con la expresión:
= 1 + − donde es la resistividad a cierta temperatura T (en grados Celsius), , , la resistividad en alguna temperatura de referencia y el coeficiente de temperatura de resistividad.
Ya que la resistencia es proporcional a la resistividad, la variación en la resistencia de una muestra es:
= 1 + − donde es la resistencia a la temperatura
EJEMPLO Una varilla de aluminio tiene una resistencia de 1.234 Ω a 20.0 C. Calcule la resistencia de la varilla a 120 C, considere los cambios tanto en las resistividades como en las dimensiones de la varilla. °
°
R= 2 7 x10
5
10%
R 2700000 10% R 2700000 270000
LEY DE OHM
Georg Simon Ohm a principios del siglo XIX estableció experimentalmente como se relacionan la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencia en los circuitos eléctricos.
=
=
I : la intensidad medida en amperios. V: el voltaje medido en voltios R: la resistencia medida en ohmios
EJEMPLO Encontrar el valor de la corriente I para el circuito de la figura
EJEMPLO Si la corriente del circuito es I=0,33A , calcular el valor del voltaje en cada resistencia, para el circuito mostrado
POTENCIA ELÉCTRICA (P) La potencia eléctrica representa la rapidez a la cual se entrega energía a la resistencia de carga.
= = =
EJEMPLO Un calentador eléctrico se construye al aplicar una diferencia de potencial de 120 V a través de un alambre de nicromo que tiene una resistencia total de 8.00 Ω . Encuentre la corriente conducida por el alambre y la potencia de especificación del calentador.
EJEMPLO Un calentador de inmersión debe aumentar la temperatura de 1.50 kg de agua de 10.0 C a 50.0 C en 10.0 min, mientras funciona a 110 V. a) ¿Cuál es la resistencia requerida del calentador? b) Estime el costo de calentar el agua, suponiendo que el costo de energía es de 0.42 por kW.h °
°
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE
Dos resistencias se encuentran en serie si: 1. Solo cuentan con una terminal en común. 2. El punto en común entre las dos resistencias no se encuentra conectado con otra resistencia que transporta corriente. 3. Por las resistencias circula la misma intensidad de corriente eléctrica.
R1 y R2 no se encuentran en serie
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE
En general para calcular la resistencia total de N resistores en serie:
= + 2 + 3 + ⋯ +
=
EJEMPLO Para el circuito de la figura calcular: (a) La resistencia total, (b) La corriente que circula y (c) Los voltajes en cada una de las resistencias
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO
Dos elementos se encuentran en paralelo si tienen dos puntos en común.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO
Los elementos 1 y 2 se encuentran en paralelo y 3 esta en serie con la combinación en paralelo.
Los elementos 1 y 2 se encuentran en serie y 3 esta en paralelo con la combinación en serie.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO
1 RT
1 R1
1 R2
1 R3
...
1 RN
EJEMPLO Calcular la resistencia total entre los puntos a y b para cada uno de los circuitos
CIRCUITOS EN PARALELO En un circuito en paralelo el voltaje en cada uno de los elementos es el mismo V1
V V 2
Entonces:
I 1
I 2
V1
V
R1
V2
R1
R2
V R2
V
Si en la expresión para la resistencia total multiplicamos a ambos lados de la igualdad por V 1 1 V V R R T
1
1
R2
RT
I
V R1
V R2
I I 1
2
EJEMPLO Para el circuito mostrado determinar: (a) La resistencia total, (b) La corriente total I y (c) Demostrar que = + 2
GRUPOS DE TRABAJO
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¿Qué aprendieron en esta sesión?
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¿Cuándo podemos hacer uso de la ley de Ohm?
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¿Consideras que el estudio de la ley de Ohmes importante? ¿Por qué?
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¿Qué dificultades has tenido en la presente sesión? ¿Cómo lo has enfrentado para superarlos?
