FísicaNivel 4° Medio                            GUIA DE ESTUDIO                                                    Tema: E...
Problemas propuestos:1.-¿Qué sucede con la intensidad de corriente eléctrica, cuando la carga eléctrica queatraviesa una s...
Estas relaciones se aplican a conductores metálicos ( lineales).Si un conductor aumenta su resistencia, la corriente que p...
Circuitos de Corriente Continua Se puede decir que un circuito eléctrico es el trayecto por el cual va la corriente eléctr...
Circuito en paraleloUn circuito en paralelo es aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cadanodo. Su ...
I = 3 A + 2 A + 1,5 A = 6,5 A  Se comprueba que la suma de las corrientes parciales equivale a la corriente total.Hasta aq...
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Blog 4° n 2

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  1. 1. FísicaNivel 4° Medio GUIA DE ESTUDIO Tema: Electrodinámica La Electrodinámica estudia el movimiento de las cargas eléctricas a través deconductores, lo que constituye una corriente eléctrica. Motivo de estudio de laElectricidad, elemento fundamental en la vida moderna. En esta guía de estudio, analizaremos los conceptos de intensidad de la corriente,diferencia de potencial, resistencia eléctrica y sus aplicaciones en circuitos eléctricos.Corriente eléctrica: Llamaremos corriente eléctrica al movimiento orientado de partículas con cargaseléctricas por un conductor. El movimiento se produce al establecer un campo eléctrico dentro del conductor y eltransporte de carga irá de un punto a otro, los electrones que se desplazan no songenerados por la fuente de energía sino que forman parte de la estructura misma delmetal conductor y la función de aquella es solamente ponerlos en movimiento.Intensidad de la corriente eléctrica Si a través de una sección transversal de un conductor pasa una carga “q” en untiempo “t”, la razón q/t da la cantidad media de carga que la atraviesa en cada unidad detiempo. Esta razón se denomina Intensidad de corriente y se designa por “I”Se expresa a través de la fórmula: Intensidad = carga I =q tiempo t Unidades de medida: Ampere ( A) = coulomb (C) segundo( s) Otras subunidades importantes: 1 miliampere ( mA) = 10-3 A 1 microampere ( µ A) = 10-6 AAlgunas intensidades de corriente: Automático en una casa : 15 A Ampolleta de 70 W : 0,3 A Luces encendidas de automóvil: 14 AProblema resuelto:1.- ¿Cuál es la intensidad de la corriente eléctrica si por una sección transversal de un conductor circulan 4 x 10 -3 C en 2 s ? Expresa el resultado en mA carga = 4 x 10-3 C tiempo = 2 s Intensidad de corriente eléctrica = ¿ ? I = q/t I = 4 x 10-3 C = 2 x 10-3 A 2s 1 mA ……10-3 A X ……2 x 10-3 A X = 2 mAEntonces, la Intensidad de la corriente será 2 x 10-3 A y expresado en otra unidad 2mA.
  2. 2. Problemas propuestos:1.-¿Qué sucede con la intensidad de corriente eléctrica, cuando la carga eléctrica queatraviesa una sección del conductor, en un intervalo de tiempo, se triplica?, ¿Y sidisminuye a la mitad?2.-Una cantidad de 300 C de carga eléctrica atraviesa una sección determinada de unconductor, en un intervalo de 4 minutos. Calcula la intensidad de corriente que circula porel conductor.3.-¿Cuántos electrones atraviesan la sección transversal de un conductor en un segundo sila intensidad de la corriente es de 3 A? . Considera que la carga de un electrón es de 1,6 x 10 -19 C , es decir, 1 e = 1,6 x 10-19 C ( trabajar con q = I · t )Diferencia de potencial: Para establecer una corriente eléctrica en un circuito y mantenerla constante durante untiempo, se requiere la acción de un dispositivo especial llamado generador de corrienteeléctrica, el cual produce separación continua de cargas positivas y negativas que seacumulan en los bornes del generador. Esto crea una diferencia de potencial entre esosdos bornes, y por lo tanto, un campo eléctrico entre ellos. La diferencia de potencial producida en estos generadores se llama fuerza electromotriz(fem), voltaje o tensión. La unidad de medida es el Volt ( V) El sentido de la corriente eléctrica por convención va desde el lugar de mayor potencialhacia el de menor potencial. Si el voltaje es suministrado por una pila el sentidoconvencional para el flujo de electrones va desde el terminal positivo hacia el negativo. Son generadores de corriente continua las pilas y baterías ( la corriente siempre va enun mismo sentido). Son generadores de corriente alterna aquellos que invierten alternadamente la diferenciade potencial, es decir, producen un voltaje alterno.( corriente en la red domiciliaria).Resistencia eléctrica Los artefactos como radios, computadores, televisores, ampolletas, etc., constituyen resistencias en un circuito. Si en un circuito eléctrico se establece una diferencia de potencial “V” , circulará unacorriente eléctrica “I” por los conductores. Luego si variamos la diferencia de potencial ymedimos nuevamente la intensidad de la corriente, observaremos que existe una relaciónconstante al hacer el cuociente entre V e I . Llamaremos a dicha constante Resistenciaeléctrica “R”. Esta relación de proporcionalidad directa entre potencial e intensidadrecibe el nombre de Ley de Ohm. “ La ley señala que la corriente que fluye por uncircuito formado por resistencias es directamente proporcional a la fuerza electromotrizaplicada al circuito e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.” Se expresa a través de la siguiente fórmula: I =V R (1) De la expresión (1) se desprenden: V=I·R y R= V I Unidades de medida: Intensidad de la corriente = Ampere (A) Diferencia de potencial = Volt (V) Resistencia eléctrica = Ohm ( Ω ) Luego reemplazando en (1) tenemos que: 1A= 1V 1Ω
  3. 3. Estas relaciones se aplican a conductores metálicos ( lineales).Si un conductor aumenta su resistencia, la corriente que pasa por él disminuye.Problema resuelto:1.-¿A qué potencial está conectada una resistencia de 50 Ω , si por ella circula unacorriente de 0, 5 A ? Diferencia de potencial = ¿ ? Resistencia eléctrica = 50 Ω Intensidad de la corriente = 0,5 A V=I ·R V = 0,5 A · 50 Ω = 25 VoltProblemas propuestos:1.- Un artefacto eléctrico se conecta a 9 V . Si su resistencia es de 60 Ω, ¿qué intensidad decorriente pasa por él?2.- Si un amperímetro (mide Intensidad de la corriente) se intercala en serie en un circuitoy registra un valor de 3 mA, ¿cuál será la resistencia eléctrica si está conectado a 10 V?3.- Al medir en un circuito eléctrico la diferencia de potencial y la intensidad de lacorriente, se obtuvieron los siguientes valores: V ( Volt ) 5 10 15 20 25 30 l ( Amp. ) 0,3 ... .... .... 1,5 .... Completar los datos que faltan, aplicando la ley de Ohm.4.- Un joven por error se conecta a la red y recibe una diferencia de potencial de 220 Ventre cada mano. Si su resistencia es de 5000 Ω , ¿cuál es la corriente que pasa por sucorazón?Nota: si esto ocurre por un lapso de tiempo prolongado la persona puede morir.Factores de los que depende la resistencia eléctrica La resistencia eléctrica R de un conductor es una medida de la oposición que presentaéste al paso de la corriente eléctrica. El origen de ésta resistencia se encuentra a nivelmicroscópico, en la estructura del material. Depende de la longitud (L), del área de susección transversal (A)(grosor) y de la resistividad eléctrica ( p ): ésto se puededeterminar a través de la siguiente expresión: R = p· L AProblema Resuelto1.- Si la resistividad del cobre es de 1,69 x 10-8 ( Ω m ),¿cuál es la resistencia de un alambre de cobre de 1 mm de diámetro y de 10 m de longitud? diámetro = 1 mm radio = 0,5 mm = 0,0005 m longitud = 10 m resistividad = 1,69 x 10-8 ( Ω m) A = π · r2 π = 3,1416 R = 1,69 x 10 · 10 = 1,69 x 10-7 = 0,22 Ω -8 7,85 x 10-7 7,85 x 10-7
  4. 4. Circuitos de Corriente Continua Se puede decir que un circuito eléctrico es el trayecto por el cual va la corriente eléctrica.En él se pueden encontrar generadores y receptores. Los generadores aportan la energíanecesaria para mantener la corriente eléctrica como pilas y baterías ; los receptoresconsumen o disipan energía en forma de calor o luz como en las ampolletas, o bien enmovimiento como en los motores.Encontramos circuitos en serie, en paralelo y mixtos.Circuito en serie Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito estándispuestos uno a continuación del otro, de tal manera que la totalidad de la corriente pasaa través de cada elemento sin división ni derivación. Si algún dispositivo se quema o deja de funcionar, los otros también lo harán debido aque la corriente se interrumpe inmediatamente ( la resistencia se hace infinita). Un circuito en serie se representa de la siguiente manera:Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calculasumando los valores de dichas resistencias, ya que la corriente eléctrica I en todo elcircuito es la misma : Req = R1 + R2 + R3La diferencia de potencial entre los extremos de la resistencias es: V1 = I · R1 ; V2 = I · R2 ; V3 = I · R3Si V1, V2 y V3 son las tensiones entre los extremos respectivos y la intensidad de lacorriente I , igual para todas las resistencias, entonces: V = V1 + V2 + V3 = I · R1 + I · R2 + I · R3 = I · ( R1 + R2 + R3 )Aplicando la ley de Ohm, se tiene que: V = I · ReqProblema resuelto:1.-Si se conectan tres resistencias en serie a una batería de 12 V, siendo el valor de cadauna de las resistencias igual a R1 = 4Ω , R2 = 6Ω y R3 = 8Ω , la intensidad de la corriente Iserá: Req = 4Ω + 6Ω + 8Ω = 18Ω y como I=V I = 12 V = 0,66 A R 18 ΩY la diferencia de potencial en cada una de las resistencias es: V1 = 0,66 A · 4Ω = 2,64 V V2 = 0,66 A · 6Ω = 3,96 V V3 = 0,66 A · 8Ω = 5,28 V Si sumamos el potencial total debe darnos 12 V,en este caso el valor es 11,88 V, valor aproximado que se considera correcto.
  5. 5. Circuito en paraleloUn circuito en paralelo es aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cadanodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elementodel circuito tienen la misma diferencia de potencial.Si un artefacto se quema o deja de funcionar los demás siguen conectados sin problemasya que la corriente sigue pasando sin problemas por ellos.Un circuito en paralelo se representa de la siguiente manera: La resistencia total o equivalente se determina de la siguiente manera: 1 = 1 + 1 + 1 o Req = 1 Req R1 R2 R3 1 + 1 + 1 R1 R2 R3La diferencia de potencial se conserva en el circuito: V1 = V2 = V3 …. = VY la intensidad de la corriente I total equivale a la suma de las corrientes parciales, ya quela corriente se distribuye en cada resistencia: I = I1 + I2 + I3 I1 = V I2 = V I3 = V R1 R2 R3Problema resuelto:1.- Si se conectan tres resistencias en paralelo a una batería de 12 V, de los valores R1 = 4Ω , R2 = 6Ω y R3 = 8Ω La resistencia equivalente será: 1 = 1 + 1 + 1 = 6 + 4 + 3 = 13 =0,54 Req 4 Ω 6Ω 8Ω 24 24 por lo que Req = 1 = 1,85 Ω 0,54 (24 corresponde al común denominador) La intensidad de la corriente total será: I = 12 V = 6,49 A 1,85Ω I1 = 12 V =3 I2 = 12 V =2A I3 = 12V = 1,5 A 4 Ω 6 Ω 8Ω
  6. 6. I = 3 A + 2 A + 1,5 A = 6,5 A Se comprueba que la suma de las corrientes parciales equivale a la corriente total.Hasta aquí la información de los contenidos, la guía de ejercicios se enviarápróximamente. La resolución de los ejercicios propuestos te servirá para practicar ypoder aplicar en la guía que viene.Nota: Aún espero el trabajo anterior, investigación fácil de realizar, ya que lainformación está disponible en la web y la modalidad de presentación en powerpoint resulta generalmente atractiva para los alumnos. No te demores, solo faltanalgunos que cumplan.

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