guia10.corriente electrica

COLEGIO INTEGRADO NUESTRA SEÑORA DE LAS MERCEDES
AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
GRADO: UNDÉCIMO
SEGUNDO PERÍODO
PROFESOR. ANNIE JULIETH DELGADO M.
GUÍA 10. CORRIENTE ELÉCTRICA.CIRCUITOS
NOMBRE: _____________________________________________ FECHA: ____________________________
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa
que la circulación de cargas o electrones a través de un
circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo
negativo al polo positivo de la fuente de suministro de
fuerza electromotriz (FEM).
Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el
sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica
por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al
negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su
origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y
se debió a que en la época en que se formuló la teoría que
trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los
metales, los físicos desconocían la existencia de los
electrones
o
cargas
negativas.
Al descubrirse los electrones como parte integrante de los
átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se
descubrió también que las cargas eléctricas que
proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se
mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de
acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y
cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en
aquellos momentos de la existencia de los electrones, la
comunidad científica acordó que, convencionalmente, la
corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de
la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario,
como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese
“error histórico” no influye para nada en lo que al estudio
de la corriente eléctrica se refiere.
1. Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por
ejemplo, una batería, un generador o cualquier otro
dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las
cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito
eléctrico.
2. Un camino que permita a los electrones fluir,
ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente
de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de
la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el
conductor o cable metálico, generalmente de cobre.
3. Una carga o consumidor conectado al circuito que
ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Se
entiende como carga cualquier dispositivo que para
funcionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo,
una bombilla o lámpara para alumbrado, el motor de
cualquier equipo, una resistencia que produzca calor
(calefacción, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o
cualquier otro equipo electrodoméstico o industrial que
funcione con corriente eléctrica.
Cuando las cargas eléctricas circulan normalmente por un
circuito, sin encontrar en su camino nada que interrumpa el
libre flujo de los electrones, decimos que estamos ante un
“circuito eléctrico cerrado”. Si, por el contrario, la
circulación de la corriente de electrones se interrumpe por
cualquier motivo y la carga conectada deja de recibir
corriente, estaremos ante un “circuito eléctrico abierto”.
Requisitos para que la corriente eléctrica circule
Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es
necesario que se disponga de tres factores fundamentales:
Por norma general todos los circuitos eléctricos se pueden
abrir o cerrar a voluntad utilizando un interruptor que se
instala en el camino de la corriente eléctrica en el propio
circuito con la finalidad de impedir su paso cuando se
acciona manual, eléctrica o electrónicamente.
La corriente eléctrica específica la cantidad de carga que
pasa por un material en determinado tiempo
I=Q/t
de alta tensión para transportar la energía eléctrica a
grandes distancias.
La resistencia es inversamente proporcional a la corriente,
esto matemáticamente se expresa:
Coul/seg = amperio
R=V/I
Voltios / amperes = ohmios (" ")
Ley de Ohm
Solo se aplica a conductores metálicos, en los cuales la
resistencia es constante.
V = I.R
Resistencia
Las cargas eléctricas se mueven dentro de un conductor
solo si existe un campo eléctrico dentro de él. La resistencia
es una oposición que presenta el cuerpo al paso de los
electrones.
La gráfica muestra la relación entre la corriente eléctrica en
función del potencial.
La gráfica A muestra el paso de electrones a través de un
buen conductor y B a través de un no muy buen conductor.
Normalmente los electrones tratan de circular por el
circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de
acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso.
Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden
existente en el micromundo de los electrones; pero cuando
la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con
otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación
hace que siempre se eleve algo la temperatura del
conductor y que, además, adquiera valores más altos en el
punto donde los electrones encuentren una mayor
resistencia a su paso.
Todos los materiales y elementos conocidos ofrecen mayor
o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica,
incluyendo los mejores conductores. Los metales que
menos resistencia ofrecen son el oro y la plata, pero por lo
costoso que resultaría fabricar cables con esos metales, se
adoptó utilizar el cobre, que es buen conductor y mucho
más
barato.
Con alambre de cobre se fabrican la mayoría de los cables
conductores que se emplean en circuitos de baja y media
tensión. También se utiliza el aluminio en menor escala
para fabricar los cables que vemos colocados en las torres
Resistividad
La resistividad es una propiedad de todo material isótropo (
la corriente eléctrica no pierde sus propiedades eléctricas).
𝝆=𝑹
𝑳
𝑨
La resistividad depende de la longitud del material y su
grosor (área)
Potencia
Los electrones al avanzar con la velocidad de arrastre, que
es constante, no tienen ganancia de energía cinética, la
energía potencial eléctrica que pierden se transmiten a la
resistencia como calor. Se ha realizado un trabajo. La
capacidad de hacer este trabajo en el menor tiempo posible
define la potencia eléctrica del material.
P = W/t
En otros términos:
V = V 1 = V 2 = V3
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
En un circuito podemos encontrar resistencias cuyo valor
puede despreciarse, solamente las llamadas resistencias
eléctricas tienen un valor significativo de esta magnitud.
Ellas pueden estar agrupadas de distinta manera, a saber:
c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma
del inverso de cada resistencia
RESISTENCIAS EN SERIE
Están conectadas una a continuación de otra, de tal forma
que toda la carga que circula por la primera, pasa por las
otras con igual magnitud.
En ellas:
* La cantidad de corriente que fluye en cada carga es la
misma I1 = I2 = I3…..
* En cada resistencia el valor del voltaje estará dado por V =
i.R entonces el voltaje proporcionado por la fuente será
igual a la suma de la diferencia de potencial en cada
resistencia
V = V1 + V2 + V3…. o V = I.Req
*Req = R1 + R2 + R3….
Un circuito eléctrico entonces es un conjunto de
conductores unidos a uno o varios generadores de
corriente eléctrica, que mantienen el flujo de electrones
constantes en el tiempo.
Aparte de los que ya hemos visto podemos encontrar
interruptores que son os que permiten interrumpir a
voluntad el paso de la corriente, conectores que son cables
que unen los elementos del circuito y os aparatos eléctricos
que funcionan cuando la corriente circula a través de ellos.
RESISTENCIAS EN PARALELO
En ellas las resistencias se encuentran unidas de sus
extremos, es decir, cada una forma una rama diferente en
el circuito. La carga que fluye se reparte por cada una de las
ramas de tal forma que la corriente será mayor en la rama
que menor resistencia ofrezca.
EJERCICIO MODELO
Calcula la resistencia equivalente en cada circuito
Las características de las resistencias conectadas en
paralelo son:
a) la corriente que produce la fuente de corriente es igual a
la suma de la corriente que circula por cada resistencia
I = I1 + I2 + I3
b) La diferencia de potencial en cada resistencia es la
misma pues todas están conectadas al mismo punto
3.- Aplicando la ley de Ohm calcula la intensidad de corriente
que circula por cada circuito
---- La resistencia de un material es inversamente
proporcional a su área transversal.
---- La ley de Ohm relaciona el voltaje con el calor generado
cuando hay una diferencia de potencial en un circuito.
---- La resistencia eléctrica en un circuito es el cociente
entre la corriente y el voltaje.
3. Qué diferencia hay entre:
a. Corriente eléctrica e intensidad de corriente eléctrica
b. Resistencia eléctrica y resistividad de un material
c. Resistencias en serie y resistencias en paralelo
d. Corriente alterna y corriente continua.
4.- Calcula la tensión de la fuente en cada circuito
4. Cómo se tienen que asociar tres resistencias de 6Ω para
que la resistencia equivalente sea de 9Ω?
5. Qué medirá un voltímetro si en vez de colocarlo en serie
lo colocamos en paralelo?
6. Si aumenta la resistencia en un circuito, la intensidad de
corriente aumenta o disminuye?
7. En el circuito siguiente, las resistencias R1, R2 y R3 tienen
un valor de 4Ω, 6 Ω y 2Ω respectivamente. Si se aplican 24v
al circuito, encontrar:
a.
b.
c.
1.La siguiente gráfica muestra el voltaje en voltios y la
corriente en amperios en un experimento donde se cambió
progresivamente el voltaje en una resistencia. Halla el valor
de la resistencia
V (v)
2
1,5
Resistencia total
Corriente total y corriente en cada resistencia
Voltaje en cada resistencia
8. Encontrar la resistencia equivalente, sabiendo que
R1 = 47 KΩ R6 = 56 KΩ
R2 = 33 KΩ R7 = 22,000 Ω
R3 = 68 K Ω R8 = 15 KΩ
R4 = 10,000 Ω R9 = 68 KΩ
R5 = 1 KΩ
1
0,5
0,05
0,1
0,15
0,2
I (A)
2. Verifica conceptos. Escribe V o F según corresponda y
justifica tu respuesta.
---- La corriente eléctrica es un concepto asociado a
movimiento de cargas.
---- Uno de los efectos producidos por la corriente eléctrica
es el desprendimiento de calor cuando hay flujo de
electrones.
---- Cuando hay flujo de electrones esos se mueven del polo
positivo a polo negativo.
----La función de un generador es suministrar energía a los
electrones libres de un conductor de tal forma que puedan
moverse por la conexión eléctrica.
9. Encontrar la resistencia equivalente
Hallar la resistencia tota
10.l
1.Para estudiar un “circuito” formado por tubos que
conducen agua, se puede hacer una analogía con un
circuito eléctrico como se sugiere en la figura, donde una
bomba equivalente a una fuente, una resistencia a una
región estrecha, un voltímetro a un manómetro y un swich
a una llave de paso.
11.
Aplicando la analogía a los siguientes circuitos de agua, se
concluye que aquel en el cual la presión en el punto B es
menor, es
12.
13.
CONTESTE LAS PREGUNTAS 2 y 3 DE ACUERDO CON LA
SIGUIENTE INFORMACIÓN
14.
Utilizando dos láminas metálicas cargadas se genera un
campo eléctrico constante en la región limitada por las
placas. Una persona camina dentro de la región con campo
llevando una pequeña esfera cargada eléctricamente con 0,1C.
15. Se tienen tres resistencias de 200 kΩ, 300 kΩ y 600 kΩ
Cómo deben asociarse para dar el máximo y el mínimo
valor en su resistencia total?
16. Por una resistencia de 10Ω pasa una corriente de 5
amperios durante 4 minutos. Cuántos electrones han
pasado en este tiempo?
2. Que la diferencia de potencial entre las placas sea 100
voltios, significa que A. en cualquier punto entre las placas
la energía eléctrica de 1C es 1 Joule
B. la energía necesaria para llevar 1C de una placa a la otra
es 100J
C. la energía asociada a 1C es 100 voltios
D. la energía necesaria para llevar 100C de una placa a la
otra es 1J
3. Para hacer trabajo contra la fuerza eléctrica la persona
debe caminar en la dirección
A. N
B. S
C. E
D. O