Corriente electrica, Apuntes de Ingeniería Infórmatica

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Rainer Schmidt Fac.CC. Físicas

3ª planta, 112B

[email protected]

Introducción a los conceptos

de la electricidad y la electrónica

Corrientes eléctricas

Definición del potencial eléctrico

 

     

r

r

r

r

d Ed r

    

Diferencia de potencial:

Analogía con la energía potencial de gravedad:

https://www.khanacademy.org/science/physics/electricity-and-magnetism/v/voltage

E Fdr q Edr

r

r

r

r

pot

 

q 0

E U

 pot  

dr q

F

r

r

  

2

1 0



Partículas: Electrones:

Presión del agua: Campo eléctrico:

Flujo del agua: Corriente:

  A  Sección 

F Fuerza p 

   

  sec ) sec tiempo )

V volumen I tiempo

m masa I (^) m  V  ^  sec )

arg tiempo

Q c a I 

  q  c a 

F Fuerza E arg



Las moléculas de agua que fluyen en una tubería

Electrones que fluyen en un cable qe = -1.6·10-19^ As = 1 e; me = 9.1·10-31^ kg

Corrientes eléctricas

Resistencia del flujo R F: Resistencia R :

Como crear…

Presión del agua? Campo eléctrico/ Voltaje?

  I  corriente 

U voltaje R 

El aumento de la energía potencial

del agua, que se levanta hacia arriba

de la torre usando una bomba, crea

una presión del agua. Los diferentes

niveles entre que fluye el agua es

similar al voltaje.

    

 

   

  I flujo de masa

p presión del agua R m

(^) 1 V

- +

Separar físicamente las cargas positivas y negativas para crear un voltaje.

Corrientes eléctricas

Ub  U 1  U 2

1 2

1 1 1

Rb R R

 

Ib  I 1  I 2

Ub  U 1  U 2  U 3

Ib  I 1 / 2  I 3

 

1 2 3

1 2 3

R R R

R R R Rb  

  

U b

U b

Para dos resistencias en paralelo la pérdida de altura es la misma. Por lo tanto, la caída del voltaje a través de dos resistencias paralelos es la misma.

Ahora es más complicado! Resistencias en paralelo y en serie!

Corrientes eléctricas

Pila/ Bomba

Pila/ Bomba

Potencial

Potencial

R

Element Freedom Value Error

R Free(+) 24397 N/A

Data File:

Circuit Model File: D:\Paper\Perovskites - Cry

Mode: Run Fitting / Selected Poin

Maximum Iterations: 1000

Permite que la corriente eléctrica pase a una cierta velocidad:

R

U

t

Q I  

Q = carga, t = tiempo; I = cantidad de

carga que pasa a través de la resistencia

durante un tiempo determinado

d (^) Resistividad o resistencia específica r:

A

d R  r

Corrientes eléctricas

d

A r  R

Material Resistividad [ W m] a 20 °C

 - Oro 2.44 x 10- - Hierro 1 x 10- - Plomo 2.2 x 10- - Mercurio 9.8 x 10- - PET 1 x - Agua del mar 0. - Silicio - Teflon 1 x - Titanio 4.2 x 10- - Tungsteno 5.6 x 10- 

• Madeira(mojada) 1000 –
  • Madeira (seca) 1 x 10^14 – 1 x

Potencia eléctrica

Definiciones:

Q

E

C a

Energia pot U Diff potencial

pot    arg

. .

t

Q

Tiempo

C a I  Corriente electr  

arg .

Potencia P Tiempo

Energia U  I   

Corrientes eléctricas

La suma de los voltajes en una malla de un circuito cerrado siempre es igual a cero.

Ejemplo:

 



n

k

Vk

1

0

 V 4  V 1  V 2  V 3  0

V 4 (^)  IR 1  IR 2  IR 3

V 1

V 2

V 3

V S

-^ V^4

-^ +

I R R R

V 

1 ^2  3

4

Corrientes eléctricas

La ley de Kirchhoff (voltajes)

Circuito con dos fuentes de voltaje

 I 1  I 2  I 3  0

 VF 1  R 1 I 1  R 2 I 2  0

V 1

V 2

I 3

I 2

I 1

VF 1  R 2 I 2  R 3 I 3  VF 2  0

• (^) +

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

Data File: Circuit Model File: D:\Paper\NbInTiO2\Model1_polished.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (10 - 1000000) Maximum Iterations: 1000 Optimization Iterations: 1000 Type of Fitting: Complex Type of Weighting: Calc-Modulus

R 1

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

Data File: Circuit Model File: D:\Paper\NbInTiO2\Model1_polished.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (10 - 1000000) Maximum Iterations: 1000

R 2

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

R 3

Corrientes eléctricas

VF

VF

El circuito equivalente de Thevenin

Cualquier “caja negra” que contiene solo resistencias y fuentes de voltaje y de

corriente se puede reemplazar con un circuito equivalente de Thevenin que consiste

en una fuente de tensión equivalente, y en una resistencia equivalente en serie.

V th : Calcular la caída de voltaje entre A y B en condiciones de circuito abierto (sin flujo

de corriente en la rama abierta, pero el voltaje aún puede caer o elevarse!).

R th: Calcular la resistencia en el circuito mediante la sustitución de todas las fuentes de

tensión con un cable (circuito corto) y todas las fuentes de corriente con un circuito

abierto (es decir con un hueco).

Corrientes eléctricas

Ejemplo:

 I 1  ICS  I 3  0

 VCS  R 2 ICS  V 1  R 1 I 1  0

V 1

V 2

I 3

I 1

 VCS  R 2 ICS  V 1  V 2  R 3 I 3  0

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

Data File: Circuit Model File: D:\Paper\NbInTiO2\Model1_polished.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (10 - 1000000) Maximum Iterations: 1000 Optimization Iterations: 1000 Type of Fitting: Complex Type of Weighting: Calc-Modulus

R 1

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

Data File: Circuit Model File: D:\Paper\NbInTiO2\Model1_polished.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (10 - 1000000) Maximum Iterations: 1000

R 2

0

Element Freedom Value Error Error % 0 Free(+) 7E5 N/A N/A

R 3

I CS

• (^) + + -

 R 3 I 3  V 2  R 1 I 1  0

 W  W  W

R k R k R k

V V V V

ICS mA

2 1 3

1 2

Corrientes eléctricas

Circuito equivalente de Thevenin en R3 :

0

Element

Freedom

Value

Free(+)

7E

Circuit Model File:Data File:

D:\Pap

Mode:

Run Sim

Maximum Iterations:

Optimization Iterations:

Type of Fitting:

Comple

Type of Weighting:

Calc-M

R 3

9V

2.5 kW

7.5 kW

 VTh  RThITh  R 3 ITh  0

I th=0.9 mA

Corrientes eléctricas

Ruegos y preguntas?

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