Prof. Pedro Eche Querevalú
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5to de Secundaria
2010
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Créditos
Presentación
Inicio
Dentro de la electrodinámica clásica, encontramos la
teoría de Albert Einstein de la relatividad especial,
producto de que a fines del SXIX, los físicos notan una
contradicción entre las leyes aceptadas de
electrodinámica y la mecánica clásica, en especial las
teorías planteadas por Maxwell que predecían resultados
no intuitivos como la velocidad de la luz, que es una sola
y es igual para cualquier observador y que no obedece a
la "Invariancia" de Galileo. Se pensaba que las
ecuaciones de Maxwell eran incorrectas y que las
verdaderas contenían un término de correspondencia
con la influencia del éter lumínico. En base a esto,
Einstein propone que las ecuaciones del a
electrodinámica eran correctas, pero que habían
principios de la mecánica eran inexactos, además de no
existir evidencia del éter, lo que llevó a la formulación de
la "relatividad especial".
Presentación
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ELECTRODINÁMICA
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
LA GENERACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA
LA FUERZA ELECTROMOTRIZ
LA LEY DE OHM
LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
EJEMPLO
Contenido Temático
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ELECTRODINÁMICAEs la parte de la física que estudia los fenómenos eléctricos relacionados
con las cargas eléctricas en movimiento.
La electrodinámica consiste en el movimiento de un flujo de cargas
eléctricas que pasan de una molécula a otra, utilizando como medio de
desplazamiento un material conductor como, por ejemplo, un metal.
Para poner en movimiento las cargas eléctricas o de electrones, podemos
utilizar cualquier fuente de fuerza electromotriz (FEM), ya sea de
naturaleza química (como una batería) o magnética (como la producida
por un generador de corriente eléctrica), aunque existen otras formas de
poner en movimiento las cargas eléctricas.
“Estudiaremos los fenómenos electrodinámicos usando los principios de
conservación de la carga y de la energía”.
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Es la circulación o movimiento neto de cargas eléctricas de un punto a otrodebido a la presencia de un campo eléctrico, a través de un circuitoeléctrico cerrado. Se mueven siempre del polo negativo al polo positivo dela fuente de fuerza electromotriz (FEM).
1. Fuente de fuerza electromotriz (FEM).2. Conductor.3. Carga o resistencia conectada al
circuito.
CORRIENTE ELÉCTRICA
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“La intensidad de una corriente eléctrica es la cantidad decorriente que atraviesa una sección de un conductor por unidadde tiempo”.
La intensidad de corriente eléctrica (I) mide la cantidad decargas eléctricas (q) que fluye a través de un conductor enun intervalo de tiempo (t).
I = Q / tEn el SI:La intensidad de corriente se expresa en amperios (A)1 A = 1 C/sI: intensidad de corriente (A)Q: Valor absoluto de la carga a través de la sección transversal del conductor.t: intervalo de tiempo.
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA (I)
Comparación: El tubo del depósito "A", al tener un diámetro reducido, ofrece más resistencia a la salida del líquido que el tubo del tanque "B", que tiene mayor diámetro.
Por tanto, el caudal o cantidad. de agua que sale por el tubo "B" será mayor que la que sale por el tubo "A".
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LA GENERACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICAPodemos generar corriente eléctrica conectando un cable conductor entre dos esferas
cargadas con diferentes signos, pero al cabo de un tiempo muy pequeño las esferas
tendrán el mismo potencial eléctrico y la corriente desaparecerá.
Para mantener la corriente eléctrica en forma permanente en el conductor es
necesaria una especie de “bomba de cargas eléctricas” que mantenga a las cargas en
movimiento en un circuito (trayectoria cerrada). Tal dispositivo es una fuente de
fuerza electromotriz.
“Una fuente de fuerza electromotriz es un dispositivo que es capaz de mantener
una corriente eléctrica en un conductor”.
Las pilas y baterías generan una fuerza electromotriz constante y, por lo tanto,
mantienen una corriente continua y constante.
Los generadores eléctricos, como las centrales hidroeléctricas, tienen una fuerza
electromotriz variable, lo que origina corrientes alternas u oscilantes, como la corriente
que obtenemos de los tomacorrientes.
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Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía provenientede cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corrienteeléctricaLa fuerza electromotriz ( ) de una batería es la energía (E) quesuministra la fuente por cada unidad de carga eléctrica (q) quepondrá en movimiento.
= E / qLa fem de una fuente se mide en voltios (V)En las tiendas podemos encontrar diferentes tipos de pilas obaterías, las más comunes cuya fuerza electromotriz es de 1,5 V.Para obtener mayor fem, las pilas se pueden asociar en serie. Porejemplo, muchas radios a pilas funcionan con 9 V y usan seis pilasde 1,5 V conectados en serie.
FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem)
Para ello se necesita de una diferencia de potencial (Voltaje) entredos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dichafuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas através de un circuito cerrado. Tal diferencia de potencial esconocida como caída de tensión o voltaje.
Ejemplos de fuentes: Pilas voltaicas, dínamos electromagnéticos, células fotoeléctricas, piezas eléctricos, etc.
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LEY DE OHM
Postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm,
vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en
cualquier circuito eléctrico como son:
Tensión 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.“Si se representa la resistencia del conductor por la letra R, ladiferencia de potencial en los extremos del conductor por la letra V, yla corriente que circula por él, con la letra I”, la ley de Ohm puede
formularse como:
V / I = R = constanteque es lo mismo que decir I = V / R ó R = V / I
Donde R es una constante llamada resistencia eléctrica y se expresa enohmios ( )La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO, simbolizado por la letragriega omega1 = 1 V / A
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RESISTENCIA ELECTRICA Oposición que encuentra la corriente al pasar por un circuito eléctrico cerrado, atenuando ofrenando el libre flujo de circulación de los electrones.La resistencia de un conductor depende de sus dimensiones: es decir, tendrá más
resistencia cuanto más estrecho y largo sea dicho conductor. Esto resulta intuitivo si
se considera la resistencia como la dificultad que opone al paso de la corriente.
Dicha proporcionalidad se expresa como:
R = .L / ADonde:
R es la resistencia medida en ohmios
L es la longitud medida en metros.
A es la sección (área) transversal del conductor, en metros cuadrados.
es una constante que depende del material con que está fabricado el conductor y
se llama RESISTIVIDAD DEL MATERIAL y se expresa en ohmio por metro ( . m).
La resistencia eléctrica dependerá de l tipo de material ( ) , de la longitud (L) y del área de su sección transversal(A).
Representación gráfica
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ALGUNOS TIPOS DE RESISTENCIAS
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ASOCIACIÓN DE RESISTENCIASEn SERIESe dice que varias resistencias están montadas en serie cuando el final de una está
conectada al principio de la otra, como muestra la figura. En este esquema, las
intensidades de corriente para cada resistencia son iguales y la diferencia de potencial
entre los extremos de cada resistencia es proporcional al valor de la resistencia.
Observemos el caso para tres resistencias.
Se cumple:
Itotal = I 1=I 2=I3= V 1+ V 3+ V4
Rtotal = R1 +R2 +R3
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ASOCIACIÓN DE RESISTENCIASEn PARALELOLa resistencias se conectan con la misma diferencia de potencial. En este esquema la
intensidad de corriente entre los extremos de cada resistencia es inversamente
proporcional al valor de la resistencia.
Se cumple:
Itotal = I 1+I 2+I3= V 1= V 2= V3
321
1111
RRRRtotal
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ASOCIACIÓN DE RESISTENCIASMIXTASEn una asociación mixta podemos encontrarnos conjuntos de resistencias en serie con
conjuntos de resistencias en paralelo. Para determinar la resistencia equivalente de una
asociación mixta se van simplificando las resistencias que están en serie y las que están
en paralelo de modo que el conjunto vaya resultando cada vez más sencillo, hasta
terminar con un conjunto en serie o en paralelo.
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PROBLEMASe tienen tres resistencias: 200 K , 500 K y 700 k . ¿Cómo deben asociarse para dar el
máximo y mínimo valor en su resistencia total o equivalente?
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1.- El máximo valor de la resistencia total se obtiene asociando en serie, por
lo tanto.
2.- El mínimo valor de la resistencia total se obtiene asociando en paralelo,
por lo tanto:
kR
kkkR
RRRR
total
total
total
1400
700500200
321
kK
R
KkR
kkkR
RRRR
total
total
total
total
6,1189,5
700
700
9,5
700
14,15,31
700
1
500
1
200
11
1111
321
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Actividades interactivas
Recursos
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lúdicas
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Créditos
Electrodinámica – introducción
http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodinamica
Fuerza electromotriz
https://sites.google.com/site/cienciasnaturalesfisica/electrodinamica
Resistencias
http://www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/eldinami33.asp
Circuitos
http://www.terra.es/personal2/equipos2/tcr.htm
Ley de Ohm
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm
Resistencias en serie y paralelo
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/27/ejemplo4-1.htm
Asociación de resistencias
http://centros.edu.xunta.es/contidos/internetenelaula/newton07/1bach/corriente_electrica/resistencias.htm?2&0
Circuitos equivalentes
http://www.ifent.org/lecciones/CAP05/CAP51.asp