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Documento sobre la asignatura de física ii del grado en ingeniería eléctrica de la universidad de valladolid. Este tema trata sobre la electroquímica y electrocinética, incluyendo conceptos como la intensidad de corriente eléctrica, resistencia, fuerza electromotriz y leyes de kirchhoff.
Tipo: Apuntes
1 / 22
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FÍSICA II
Universidad de Valladolid
FÍSICA II
Intensidad de la corriente eléctrica
-^
Resistencia. Ley de OhmE
í^
d^
l^
i^
t^
lé t i
d^
l
Energía de la corriente eléctrica. Ley de Joule
-^
Generadores. Fuerza electromotriz
-^
Leyes de Kirchhoff.
Intensidad de la corriente eléctrica
.^
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Corriente eléctrica es un flujo de carga
eléctrica que puede ser mantenido durante largo tiempo a través de un conductor.La magnitud que mide la corriente eléctrica es la
intensidad
de
corriente
La magnitud que mide la corriente eléctrica es la
intensidad
de
corriente
definida como la carga que por unidad de tiempo atraviesa una sección transversalcualquiera del conductor.
Q
) (^
A
Amperio
Q t
I^
Intensidad de la corriente eléctrica
.^
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Cada partícula de carga q se mueve con una velocidad promedio v
,d velocidad de
desplazamiento.
En un tiempo
cada partícula avanzará una distancia
Por lo que el número de partículas que atraviesan una sección transversal del
Por
lo
que
el
número
de
partículas
que
atraviesan
una
sección
transversal
del
conductor serán las contenidas en el volumen
, lo que se corresponde con
una carga:
d^
siendo
n
el número de partículas libres, de carga q, que
hay en la unidad de volumen
t v A q n Q
d^
d
La velocidad de desplazamiento para el cobre es:V
d^
cm/s
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm
.^
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Ley de Ohm.
La ley de Ohm establece que en determinados conductores y a
temperatura constante, el cociente entre la diferencia de potencial entre dos puntosde un conductor y la intensidad de la corriente eléctrica que circula entre dichosde un conductor y la intensidad de la corriente eléctrica que circula entre dichospuntos, es una cantidad constante. Esta constante se llama
Resistencia eléctrica
entre los dos puntos del conductor.
b
a
En los materiales óhmicos la caída de potencial a través de una porción deconductor es proporcional a la corriente es decir R es constante (
Ley
de
Ohm
conductor es proporcional a la corriente, es decir R es constante (
Ley
de
Ohm
En los materiales no óhmicos la resistencia depende de la corriente I
La ley de Ohm no es una ley general dela
naturaleza
sinó
una
descripción
empírica de una propiedad compartidaempírica de una propiedad compartidapor muchos materiales.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm
.^
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Si la densidad de corriente es constante en la sección transversal, se cumple:
(Otra forma de la Ley de Ohm)
b
a
es la
conductividad eléctrica,
característica de cada conductor
1
(Otra forma de la Ley de Ohm)
es la
resistividad eléctrica
1
15
7
En los conductores óhmicos la resistividad varía con la temperatura
^
Donde
es el coeficiente de variación de la resistividad con la temperatura
^
t
1 0
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm
.^
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm
.^
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule.
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Asociación de resistencias
Asociación en serie.
Varias
resistencias
están
asociadas
en
serie
cuando
se
Asociación en serie.
Varias
resistencias
están
asociadas
en
serie
cuando
se
conectan unas a continuación de otras, de tal forma que por todas ellas pasa lamisma corriente I. Asociación en paralelo
: varia resistencias están asociadas en paralelo cuando
todas ellas tienen unidos sus extremos a la misma diferencia de potencial.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Ohmímetro. •^
Dispositivo que mide la resistencia
-^
Está formado por una pila, un galvanómetro y una resistencia en serie, cuyovalor hace que cuando los terminales a y b se unen produce una desviaciónvalor hace que cuando los terminales a y b se unen produce una desviaciónen el galvanómetro igual al fondo de la escala
-^
Se conecta a los extremos de la resistencia y la aguja marcará en la escala el
l^
d^
valor de R.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Puente de Wheatstone.
Es un método más preciso para medir resistencias.
Cuando el puente está equilibrado (por el amperímetro no circula corriente), secumple:
p
R I
R I
R I
R I^
R
c
R
x I^1
R I
R I^
^ R
R
R
2
R
1
A
I^1 I^2
R R
R R
R
2
R
1
R
R
R
R
R
R
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Generador eléctrico.
Un generador es un dispositivo capaz de aportar al circuito
la energía necesaria para mantener la corriente.
A
V
A^
V
B
I
V
A^
v^ B B
A
B
t^
l^
i^
t^
l^
i^
it
h
G
Para mantener la corriente en el circuito hay que
Todo esto lo hace el
generador
que es un dispositivo que transforma en energía
Todo esto lo hace el
generador
que es un dispositivo que transforma en energía
eléctrica otro tipo de energía. Debe estar constituido por conductores para permitirel paso de la corriente eléctrica y por tanto tendrá una resistencia interna, r.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Fuerza electromotriz de un generador,
(fem).
Es la energía consumida por el
generador para hacer circular la unidad de carga (potencia consumida por unidadde intensidad)
Es una característica del generador junto con su resistencia
de intensidad). Es una característica del generador junto con su resistenciainterna, r.
^
B A
I
I
Por el
Principio de conservación de la energía
, la potencia consumida por el
I
generador debe ser igual a la potencia comunicada a la corriente que lo atraviesa,más la potencia disipada en forma de calor en el propio generador.
Ir
V V r I V V I
I^
B
A
B
A^
)
(
)
(^
2
Rendimiento de un generador.
Es el cociente entre la potencia útil (la
comunicada a la corriente) y la potencia consumida
V
I
I
V
V
P P
B
A
util cons
G^
)
(
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
i
A
B
B
A
i
i
i
i
Tratamiento unificado de generadores y receptores. •^
La fem y la fcem se pueden unificar a
que será positivo cuando la corriente
entra por el borne negativo, y negativo cuando entra por el borne positivo.
R
Por la conservación de la energía quedará:
i
)
(^
2
1
2
2
1
r
r
R
i
i
i^
i
i
r^2
r^1
r
r
R
i^
i^
li
d^
l^
i^
i i
d^
ió
d^
l^
í
on este tratamiento, y aplicando el principio de conservación de la energía, se puede enunciar una
ley de Ohm generalizada
: “la intensidad de corriente en un
circuito es el cociente entre la suma algebraica de fem y la suma de resistencias.
Intensidad de la corriente eléctrica.
Resistencia. Ley de Ohm.
Energía de la corriente eléctrica.
Ley de Joule
.^
Generadores. Fuerza electromotriz.
Leyes de Kirchhoff.
Asociación de generadores en serie.
Se conectan uniendo el terminal positivo de
cada uno de ellos con el negativo del siguiente
r^1
r^2
^
r^
^
eq
2
1
1
r^2
n
r n
eq eq
n n
r R r r r R I
2 1
2
1
... ...
R
^
n i
i
eq
n i
i
eq
r
r
1
1
Asociación de generadores en paralelo.
Se conectan los generadores iguales
uniendo sus terminales positivos por un lado y los negativos por otro.
R R I r n I
eq
^
r ^
r
r
r
r R
n r
R
eq
eq
eq
n
eq
eq
R
^
r
