1 Liceo Rafael Sotomayor Dpto. Física PSN/ 2015 Octavo Básico La ELECTRICIDAD Los Griegos fueron los primeros en estudiar fenómenos que ocurrían al frotar el AMBAR ( Electrón) y observaron que atraía cuerpos como pequeñas hojas y palitos. W. Gilpert fue el primero que uso el término “Electricidad” para designar el efecto de la electrización por frotamiento. Hoy en día los camiones y vehículos en general usan una cadena o manguera conectada a tierra para que la electricidad que se produce, por frotamiento de la carrocería con el aire se descarguen a tierra y no se produzca una chispa que provoque un incendio. Para saber si un cuerpo está o no cargado eléctricamente se usa el “VERSORIO”, el “PÉNDULO ELÉCTRICO” y también un aparato llamado “ELECTROBOSCOPIO”. Si se acerca un cuerpo al péndulo eléctrico, éste reacciona y se acerca hacia el cuerpo cargado; si frotamos lana con vidrio diremos que el vidrio queda cargado positivamente y la lana queda con carga negativa, en cambio si frotamos lana con ebonita, esta última queda cargada negativamente y la lana positivamente. A través de estos sencillos experimentos se ha observado que CARGAS EL MISMO SIGNO SE REPELEN Y DE DISTINTO SIGNO SE ATRAEN. El ELECTROBOSCOPIO detecta presencia de carga eléctrica y si esta es positiva o negativa .Su funcionamiento consiste en que las láminas de metal se repelen al estar cargadas con carga de igual y si esta es positiva y le acercamos otro cuerpo y observamos que las láminas se abren más quiere decir que ese nuevo cuerpo también esta cargado positivamente, en cambio si las láminas tienden a cerrarse es porque la carga del cuerpo que le acercamos tenía carga negativa. 2 TEORIA ELECTRONICA: Los griegos Leucipo y Demócrito postularon que la electricidad se basaba en el comportamiento de un átomo y lo compararon con los estudios del movimiento de planetas y su interacción. EL ÁTOMO compuesto por un núcleo en cuyo interior hay igual número de protones (carga positiva) y neutrones ( elementos sin carga o eléctricamente neutro) está rodeado por electrones que viajan en curvas elípticas alrededor del núcleo, pudiendo ser atraídos por otros electrones que se encuentren navegando en otros átomos, así podemos inferir que LOS QUE VIAJAN SON LOS ELECTRONES O CARGAS NEGATIVAS. La carga positiva del núcleo depende del Nº de protones y a esto se le llama “número atómico” y es equivalente al número de electrones libres de un átomo. La suma de protones y neutrones del núcleo constituye el “ número masa”. Masa electrón = me Masa protón = 9,1 * 10-28 = m protón gr = 1840 m E POR LO TANTO, LA MASA DEL ÁTOMO SE CONCENTRA EN EL NÚCLEO. FENOMENOS ELECTRICOS: Se explican por el movimiento de los electrones libres entre los átomos. Estos ELECTRONES LIBRES son “expulsados” por el átomo siendo atraídos por otros átomos que han perdido electrones y por lo tanto tenían un “déficit” de electrones o un “exceso” de protones. Se dice que: a) “Un cuerpo está cargado POSITIVAMENTE cuando ha PERDIDO ELECTRONES”. b) “Un cuerpo está cargado NEGATIVAMENTE cuando HA GANADO O CAPTADO ELECTRONES”. c) En “ Un cuerpo NEUTRO no hay ganancia ni pérdida de Electrones” Al interior de un cuerpo los Electrones se desplazan de manera que hay UN “FLUJO” DE ELECTRONES PRODUCIÉNDOSE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA DE INTENSIDAD ( I ) . El sentido del desplazamiento es desde donde hay un exceso de electrones hacia donde hay un déficit de ellos. ELECTRICIDAD ESTÁTICA: Cuando un cuerpo adquiere o pierde cargas eléctricas s dice que quedó CARGADO. Cuando un átomo “PIERDE” uno o más electrones, queda CARGADO POSITIVAMENTE, y cuando “GANA” electrones, queda CARGADO NEGATIVAMENTE. Según química, los cuerpos que poseen carga positiva y/o negativa se les llama IONES; los de carga positiva son los CATIONES( definís de electrones) y los de carga negativa, ANIONES ( Exceso de electrones) . Se dice que un objeto ha sido ELECTRIZADO cuando ha ganado operdido electrones. Si estaba neutro y luego es electrizado por otro cuerpo queda cargado negativa o positivamente y se dice que el material tiene ELECTRICIDAD ESTATICA , donde las cargas se ACUMULAN pero NO FLUYEN por él. Al tener acumuladas cargas eléctricas, eventualmente volverá a ser NEUTRO a medida que gane o pierda electrones adicionales. La liberación de electricidad estática cuando dos cuerpos entran en contacto se conoce con el nombre de DESCARGA ELECTRICA. Un ejemplo de esto son: las “chispas” que se ven cuando después de arrastrar los pies por una alfombra, se toca la perilla de una puerta, descargándose a través de ella la carga que obtuvo por frotamiento. Otro ejemplo son los RELÁMPAGOS, que se producen cuando la nubes chocan entre sí y se descargan hacia la tierra. ELECTRICIAD ATMOSFËRICA: En los días de “TEMPESTADES ELÉCTRICAS”, la electricidad atmosférica puede provenir del roce del viento con las nubes o con la tierra misma; también puede provenir del roce de las gotas de agua lluvia con el aire al ir cayendo Las cargas eléctricas producidas se acumulan en las nubes y así una nube puede estar cargada positivamente y otra negativamente y al rozarse esas dos nubes sea muy intenso y se produce una neutralización de ellas a través de una descarga eléctrica llamada “RAYO” . Esto mismo puede ocurrir entre una nube cargada y la tierra produciéndose también una descarga eléctrica y el rayo va a caer en la tierra y en lugares que sean buenos conductores de la electricidad, como son los árboles, antenas y otros. 3 Por lo tanto podemos decir que “RAYO “ es: “ La descarga eléctrica por medio de una gran chispa que se produce entre dos nubes o entre una nube y la tierra. Y “RELÄMPAGO” es: “ el resplandor o luminosidad que produce el Rayo” y “TRUENO” es: “ el ruido característico que acompaña al rayo y se debe a la expansión y compresión brusca que se produce en el aire por efecto del gran calor que produce la descarga eléctrica.” Para evitar la peligrosidad que significa la “caída de un rayo”, se construyen los “PARARRAYOS” que se colocan en los edificios altos. Estos son aparatos compuestos de varillas metálicas que están comunicadas a tierra por medio de cables de cobre enterrados en la tierra húmeda para: a) neutralizar pacíficamente las nubes suministrándole por convección los electrones desde la tierra( si la nube es positiva) o recibirlos de la nube hacia la tierra ( si la nube está cargada negativamente) b) “captar” los rayos si éste alcanza a producirse y llevar la descarga a tierra. ¿COMO SE ELECTRIZA UN CUERPO?: A) Por FROTAMIENTO: (o fricción) Si se tienen dos cuerpos ELECTRICAMENTE NEUTROS, al ser FROTADOS se cargan eléctricamente, uno con carga positiva ( pierde electrones) y el otro negativo ( gana electrones). En los sólidos sólo viajan los electrones, por lo tanto, los protones que se encuentran en el núcleo permanecen inmóviles, si por el contrario estos viajaran se produciría una desintegración atómica. En los líquidos y gases los núcleos atómicos pueden trasladarse sin problema por lo tanto hay transporte de electrones y protones ( electrólisis y descarga eléctrica en gases). B) Por CONTACTO: Un cuerpo aislado y neutro puede ser cargado con sólo tocarlo con otro cuerpo previamente electrizado ( por ejemplo con una barra de vidrio o ebonita ya cargada). C) Por INDUCCION : ( o influencia) Al acercar, sin tocar una varilla cargada (-) a un electroscopio, los electrones de éste son rechazados hacia las laminillas. Si mantenemos la varilla inductora sin tocar el electroscopio y tocamos la esfera con el dedo, los electrones rechazados se escapan a tierra a través de nuestro cuerpo. Si se retira 1º el dedo y luego el cuerpo inductor el electroscopio quedará cargado (+) por haber perdido electrones. Si en vez de una varilla inductora (-) le acercamos una cargada (+) al tocar con el dedo el electroscopio subirán desde la tierra, a través del cuerpo, electrones y al retirar el dedo y después la varilla inductora el electroscopio quedará con carga (-) debido a un exceso de electrones. 4 ¿Cómo se puede saber con qué signo quedará cargado cada material luego de ser frotado con otro? Para ello se ha creado LISTAS conocidas como “SERIES TRIBOELÉCTRICAS”, en las que se ordenan materiales según su afinidad por captar electrones. Si dos materiales se frotan, se transfieren electrones desde el ubicado en la ZONA SUPERIOR hacia el situado en la ZONA INFERIOR 5 MATERIALES CONDUCTORES y AISLANTES: Existen materiales que al poner en contacto un cuerpo neutro con otra cargado son capaces de TRASPASAR la carga desde el cargado al neutro como por ejemplo los METALES, en cambio otros como la MADERA NO TRASPASAN esa cargas. De lo anterior se deduce que el movimiento de las cargas eléctricas varía entre los diversos materiales que en otros no. Los MATERIALES que PERMITEN el MOVIMIENTO de cargas se llaman CONDUCTORES (metales) y los que NO PERMITEN el MOVIMIENTO de cargas eléctricas se denominan AISLANTES (vidrio, plásticos y madera). Plata Cobre Oro Aluminio hierro CONDUCTORES Estaño Bronce Mercurio Agua con iones concreto Vidrio Caucho Aceite Asfalto Fibra de vidrio AISLANTES Porcelana Cuarzo Plástico Diamante Agua pura Existen también otros elementos denominados metaloides, que actúan como semiconductores de la corriente eléctrica. Entre esos elementos o materiales se encuentran el silicio (Si), el galio (Ga) y el germanio (Ge). LEY DE COULOMB Carga eléctricas. de igual signo se REPELEN, la Fuerza es de REPULSIÓN Debido a una FUERZA de interacción entre ellas. Carga eléctricas. de distinto signo se ATRAEN, la Fuerza es de ATRACCIÓN K*q*Q F =----------------2 d “ La FUERZA de INERACCION que actúa entre dos cargas eléctricas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”. La constante de proporcionalidad se designa con la letra K y un valor de 9 * 109 en el sistema Internacional ( d en mt y F en Newton). K . q1 . q2 F =--------------2 d “Unidad natural” es el Electrón o protón cuya carga tiene un valor absoluto de 1,6 * 10 -19 Coulomb. La carga se designa con la letra q (o Q) y su unidad en el sistema Internacional se denomina Coulomb y es: “ la carga eléctrica capaz de actuar en el vacío sobre otro cuerpo igual con la fuerza de 9 * 109 Newton, estando a una distancia de 1 metro”. 6 ELECTRODINÄMICA Es el estudio de la corriente eléctrica., es decir del “flujo de electrones o de cargas eléctricas a lo largo de un conductor. Si pensamos en dos recipientes conectados entre sí con líquido a distinta altura ( h1 > h2 ) , decimos que la presión p1 > p2. Al pasar el líquido de un vaso al otro se igualarán las presiones y ya no fluirá el líquido. Como necesitamos que la “corriente” de agua siga fluyendo, entonces empleamos una bomba de agua r que permitirá seguir con la diferencia de presión entre los dos recipientes y así lograremos que el agua siga “corriendo”, o sea que exista un “Corriente de agua continua”. Lo mismo ocurre con el”Flujo de electrones o cargas eléctricas. Para que las cargas se muevan entre dos cuerpos, A y B, cargados a distinto potencial (“presión eléctrica”) es necesario comunicarlos con una cuerpo conductor de cargas eléctricas (un alambre) y a través de él se trasladarán las cargas hasta que los potenciales se igualen (“presiones iguales”) . Entonces para “mantener el flujo” de cargas eléctricas permanentemente entre los cuerpo A y B es necesario mantener la diferencia de potencial V1 y V 2 entre ellos para lo cual se debe emplear una fuerza apropiada que traslade las cargas del cuerpo B al A ( o viceversa) . La fuerza capaz de realizar lo descrito la llamaremos FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m) y la produciremos mediante aparatos llamados GENERADORES ELECTRICOS o FUENTES DE ENERGÍA ELECTRICA, tales como: pilas, baterías, acumuladores y los dínamos. V1 V2 A B f..e.m . Todo “generador” tiene un POLO POSITIVO que es el punto de “mayor potencial” y un POLO NEGATIVO o punto de “menor potencial” . Los electrones libres se “mueven” desde los puntos de menor potencial (polo negativo) a mayor potencial ( polo positivo) . Estableceremos como regla que EL SENTIDO de la CORRIENTE ELECTRICA es el sentido en que se desplazan los electrones, es decir de polo negativo a positivo. Sección transversal - Si por un conductor pasan pocos electrones se dice que por él circulan una corriente de “poca Intensidad” y si pasan muchísimos electrones, entonces la Intensidad (I) es mayor . Se define como INTENSIDAD de corriente eléctrica (I) a la “cantidad de carga que atraviesa una sección transversal del conductor en la unidad de tiempo.” q I = ------- su unidad es el AMPERE = 1 A = 1 Coulomb/seg t 1 Ampere es la intensidad de una corriente eléctrica cuando pasa la carga de 1 Coulomb en 1 segundo por una sección transversal del conductor. Es común usar otras unidades como son el mili ampere (mA) y el micro ampere ( A). 1 mA = 10-3 A 1A = 10-6 A 7 En electricidad hay que distinguir entre : a) “Corriente CONTINUA” que es aquella en que el sentido de la corriente NO cambia, o sea siempre circula en el mismo sentido y b) la “Corriente ALTERNA” en donde varía periódicamente su sentido, que es el caso de la corriente que circula en nuestra red domiciliaria proporcionándonos un voltaje alterno de 220 volt y frecuencia de 50 herzt, lo que significa que los valores positivo y negativo de la fuente se alternan 50 veces por segundo. Voltaje voltaje Tiempo tiempo Corriente continua corriente alterna Para medir la intensidad de la corriente se aprovechan sus efectos, que son: 1. efecto calórico y luminoso. 2. efecto químico. 3. efecto magnético. Debido a estos efectos se construyen los AMPERIMETROS que miden la intensidad de corriente ya sea que esta sea continua u alterna.; los VOLTIMETROS que son capaces de detectar y medir la diferencia de potencial o voltaje que existe entre dos puntos de un conductor y por último los GALVANOMETROS que es un instrumento que esta construido para medir al mismo tiempo la Intensidad de corriente y la diferencia de potencias o voltaje ente dos puntos del circuito. Un Amperímetro se debe conectar siempre en “serie” con el circuito, en cambio el Voltímetro se coloca en forma “paralela”. Conexión en serie A + - + c PILA - conexión en paralelo V Sentido de la corriente PROBLEMAS: 1.- ¿Qué intensidad tiene una corriente eléctrica si por una sección transversal del conductor pasa una carga de 18 Coulomb en 6 segundos? q = 18 C q 18 C t = 6 seg I = ----- = ---------= 3 A I =¿¿ t 6 seg 8 2.- ¿Qué intensidad tiene la corriente eléctrica que pasa por un alambre si por una sección transversal de él circulan 12,5 * 1015 electrones en 1 min y 40 seg? Recordemos que 1 Coulomb = 6,25 * 1018 electrones 12,5 * 1015 q =----------------- = 2 *10 -3 C q 6.25 * 1018 I = -----------t t = 1 min y 40 seg = 100 seg = 102 seg 2 * 10 -3 I = ------------ = 2 * 10-5 A 102 I = 20 A 3.- ¿Qué carga eléctrica pasa por una sección transversal de un alambre en un minuto si la intensidad es de 4 mili ampere? ¿Cuántos electrones representan esa carga? q = ¿¿ q=I*t t = 1 min = 60 seg q = 4 * 10 -3 * 60 -3 I = 4 mA = 4 * 10 A q = 2,4 * 10-1 C , es decir 2,4 * 10-1 * 6.25 * 1018 electrones q = 15 * 1017 electrones RESISTENCIA ELECTRICA: Cuando por el lecho de un río existen muchas rocas, se dice que el agua no fluye fácilmente, es decir “hay algo” que se opone al paso del agua. Cuando por un conductor eléctrico “hay algo” que se opone al flujo normal de los electrones, entonces estamos en la presencia de una RESISTENCIA ELECTRICA o RESISTOR. (Ampolleta, estufa, plancha, fusible, etc.) Esta resistencia eléctrica al oponerse al flujo de los electrones hace que éstos se rocen, produciéndose un calor dentro del conductor que será mayor cuanto mayor sea la resistencia que opone. Los metales y el carbón son buenos “CONDUCTORES” y por lo tanto oponen poca resistencia; entre ellos los mejores son: la plata y el cobre. En cambio son malos conductores o “AISLADORES” aquellos en donde la resistencia es muy grande, impidiendo el flujo electrónico a través de ellos. Son aisladores: la seda, el vidrio, la porcelana, la goma, el plástico etc. En todo artefacto eléctrico y en general en todo circuito eléctrico hay conductores y aisladores; el papel que desempeñan en ellos los aisladores es “encauzar” el flujo de electrones a través de los conductores o “impedir” este flujo por determinadas partes del circuito. La unidad S. I de la resistencia eléctrica es el OHM () que se define como: la resistencia que se opone a la corriente eléctrica una columna e mercurio de 106,3 cm de largo, 1 mm 2 de sección transversal estando a 0º C . Otras unidades usuales son: 1 microhm = 1 = 10-6 1Megohm = 1M = 106 1Kiloh, = 1K Se llama RESISTENCIA ESPECIFICA o RESISTIVIDAD ( ) a la resistencia de un conductor que tiene en el S.I 1 metro de largo y 1 m2 de área para la sección transversal y a 0ºC L R es la resistencia R = * --------- donde: L es el largo del conductor S S es el área e la sección transversal es la resistividad del material del conductor OBSERVACIONES: En la resistividad de un material también influye la temperatura así podemos decir que en los metales un aumento de la tº produce una dilatación del metal por lo tanto aumenta el largo y el área del conductor, en cambio en los electrolitos el aumento de tº produce una disminución de la resistividad debido a que se aumenta la ionización de la solución química, haciéndose mejor conductora Lo contrario a la resistencia eléctrica es la CONDUCTIVIDAD ( G) que equivale al valor recíproco de la resistencia. 9 PROBLEMAS: 1.- ¿Cuál es la resistencia a 0ºC de un alambre de cobre de 500 metros de largo y 2mm 2 de espesor? ( resistividad del cobre = 1,7 *10-8 mt). R=¿¿ L 500 L=500mt R= -------- = 1.7 *10-8 *------------S=2mm2 = 2 *10-6 m2 S 2 *10 -6 -8 = 1.7 *10 mt R= 4.25 2.- ¿Cuál es la resistencia a 0ºC de un alambre de platino de 12,56 cm de largo y 2mm de diámetro, siendo su resistividad de 11 * 10-8mt? Previamente calcularemos el área de la sección circular L= 12,56 cm = 0,1256 m S= r2 = 3.14 *( 10-3) 2= 3.14 * 10-6 m2 -3 r = 1mm = 10 m L 0, 1256 = 11 *10-8 En seguida R = S 3.14 *10-6 -3 = R= 4.4*10 4.4 mili ohm 3.- Un alambre mide 480 cm, presentando una resistencia de 1 Kiolohm. ¿Qué largo debe tomarse del mismo alambre para obtene4 una resistencia de 400 ohm? R1 = 1 KComo se trata del miso alambre su resistencia es proporcional a su Rlargo, puesto que su resistividad (material) y se área no varían. LLuego: R1 L1 ---------=------- de donde: 100 * x = 400 * 480 R2 L2 L2 = 192 cm EL CIRCUITO ELECTRICO Es un conjunto de uno o mas conductores (resistencias) unidos a una fuente o generador eléctrico (f.e.m). Si se interrumpe el flujo de electrones se habla de un “circuito abierto” y cuando fluyen los electrones sin ningún problema se habla de “circuito cerrado” y para abrirlo o cerrarlo existen los “interruptores o switch”. amperimetro A Generador V Voltímetro Resistencia El esquema representa un “circuito completo”, formado por una resistencia ( ampolleta), un Amperímetro conectado en “serie” con la resistencia y que mide la Intensidad (I) que pasa por la resistencia (R) y conectado en paralelo con la resistencia y que permite medir la “dif. de potencial o Volta je” entre los extremos de la resistencia. Para abrir o cerrar el circuito está el interruptor. interruptor En un circuito completo de corriente continua podemos observar que existe una relación entre la resistencia, el voltaje entre sus extremos y la intensidad e corriente que circula por ella. Esta relación es una razón y da origen a una de las leyes fundamentales e la electricidad, y es la LEY DE OHM que dice: “En todo conductor existe una razón constante entre la diferencia de potencial o voltaje aplicada entre sus extremos y la intensidad de corriente que por el circula, esta razón es su resistencia eléctrica”, luego: V V R = ------- se pueden derivar en I = ------ y tb: V = R * I I R Esta ley nos permite inferir que “1 Ohm es la resistencia de un conductor por el que pasa la corriente de 1 Amper y entre sus extremos existe una diferencia de potencial o voltaje de 1 Volt” 10 PROBLEMAS 1.- ¿cuál es la resistencia de una ampolleta eléctrica si conectada a una fuente de 10 Volt pasa por ella una corriente de 20 mili ampere? V 10 R= ¿¿ R=----- = ------- = 500 V= 10 volt I 0,02 I= 20mA = 0,02 A 2.- ¿Qué intensidad pasa por un “ tostador de pan” que trabaja con 220 volt si su resistencia es de 25 V 220 I= ¿¿ I=-------=---------= 8.8 A V= 220 volt R 25 R= 25 3.- En un resistor e radio de 2 megaohm fluye una corriente de 5 mili ampere. ¿Cuál es la caída de tensión en esta resistencia? V=¿¿ R = 2MV = I *R = 5*10 -3 * 2*10 6 = 10 4 volt I = 5mA = 5*10 -3ª 4.- ¿Cuál es la resistencia de un calefactor eléctrico conectado a la red pública si deja pasar una intensidad de 250 mili ampere? ( red publica en Chile 220 volt) Resp: 880 ¿Qué caída de tensión se produce entre los extremos de un resistor de radio de 8,4 Kilo ohm cuando circula una corriente de 36 miliamperio? Resp: 302.4 volt En un circuito completo de corriente continua no sólo existe una resistencia “externa” (R e) si no que también al “interior de la fuente de poder o generador de corriente ( pila, batería etc) existen una resistencia “interna ( Ri).En este caso la intensidad de corriente(I) es la que circula por la Re y la diferencia de potencial sería la que tiene la f.e.m que se designa con la letra E y como la resistencia interna es ínfima respecto a la resistencia externa, podemos deducir que E = V , pero de todas maneras la Ley de Omh para el circuito pasaría a tomar la forma : E I = -------Re + R i Ej: en una casa existen varias ampolletas, artefactos tales como estufas eléctricas, planchas, calefón eléctrico, microonda etc) , y por cada una de ellas va a pasar una intensidad de corriente diferente que depende del valor de cada resistencia , ya que el voltaje de una casa es de 220 volt siempre, entonces podemos tener necesidad para que no se produzca un “cortocircuito” de calcular cual es la Intensidad de corriente que necesitamos para un determinado sector de la casa. Es así que existen enchufes para 10 o 15 o 20 Amperes según las necesidades que tengamos. Generalmente en la cocina, donde está el refrigerador, el microonda y donde enchufamos además el tostador se necesitará más Intensidad que en un dormitorio o living. Cuando tenemos varias resistencias el”fjujo de electrones” o Intensidad de corriente debe subdividirse y parte de los electrones se bifurca por cada resistencia para que se enciendan, en caso de ampolletas, o para que se caliente, en caso e una plancha o microonda, etc. Para ello estudiaremos la CONEXIÓN DE RESISTENCIAS y la LEYES que rigen el funcionamiento de la corriente a través de ellas. CONEXIÓN EN SERIE: Se “unen” las resistencias una a continuación de la otra, por lo tanto “todo” el flujo de electrones o Intensidad de corriente pasa a través de cada resistencia y la caída de tensión o voltaje para el conjunto de resistencias conectadas de esta forma equivaldrá a la suma de los voltajes en los extremos de cada una de ellas. Asi: 11 V R1 A R2 R3 V 1 V 1 I V V pila a Vtotal = V1 +V2 +V3 + ……. La caida de tensión es igual a la suma de las tensiones de cada Resistencia. I total = I1 = I2 = I 3 = ….La intensidad total es la misma que para cada resistencia Rtotal = R1 + R2 + R3 + … La resistencia total qur reemplaza a todas las resistencias externas del circuito es igual a la suma de todas ellas, CONEXION EN PARALELO: Voltaj el I3 R3 A Itotal I2 I1 flujo electrons Itotal R2 A I total A R1 f.e.m Itotal = I1 +I2 +I3 + …. La intensidad total es igual a la suma de las intensidades que pasa por cada resistencia. Vtotal = voltaje dado por la fuente de poder = V1 =V2 = V3 La caída de tensión en los extremos de cada resistencia es el mismo que el que entrega la fuente de poder. 12 1 1 1 1 ----- = ----- + ---- + ---- + ----- El valor recíproco de la resistencia total o de combinación Rtotal R1 R2 R3 es igual a la suma de los valores recíprocos de cada resistencia. Por lo tanto: LEYES de KIRCHHOFF: Primera Ley: “la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo nudo “. Segunda Ley: “La caída de tensión en dos o más resistencias en paralelo es la misma”. Tercera Ley: “ El valor recíproco de combinación igual a la suma de los valores recíprocos de la resistencias parciales en paralelo”. Observación: cuando hay una conexión de resistencia mixta, es decir, algunas en serie combinadas con otras en paralelo, se debe buscar la de combinación de cada grupo y luego sacar la total . EJERCICIOS 1.- Encontrar la resistencia total o de combinación R1 R3 R2 R3 R4 R5 R1 = 3 R2 = 4 R3 = 2 R4 = 10 R5 = 5 En serie R1 , R3 R 13 = R1 + R3 = 3 + 2 = 5 R 2 , R3 R 23 = R2 + R3 = 4 + 2 = 6 R4 , R5 R 45 = R4 + R5 =10 + 5 =15 quedaron en paralelo R13 , R23 ,R45 1 1 1 1 Rtotal 5 6 15 30 30 R total = ------------------= -------6+5+2 13 R Total = Se tienen resistencias de 4; 6 y 8 .Calcular la Resistencia que reemplazaría a las tres: unidas en a) serie b) en paralelo a) en serie R total = 4 + 6 + 8 = 18 R1 R2 R3 1 1 1 1 b) en paralelo ------- = ----+ ----+ ---RT 4 6 8 24 24 RT = --------------= --------= 1.84 6+4+3 13 R1 R2 R3 13 Se tienen dos resistencias de 7 y 3 ohm; se las conecta a una diferencia de potencial de 4,2 volt. Calcular a) la intensidad total del circuito y b) la intensidad que pasa por cada resistencia si se las conectan en serie .Calcular c) la caída de tensión si están en paralelo. a) En serie: I total = I1 = I2 ; IT R1 R2 V V Vtotal IT V f.e.m = V1 + V2 R total = R1 + R2 Por lo tanto, el voltaje total corresponde al que da la fuente de poder, o sea 4,2 volt. La resistencia total corresponde a la suma de cada uno. R total = 7 + 3 = 10 V f.e.m 4,2 volt luego : I total = --------- = ------------ = 0,42 A Rtotal 10 omh b) En paralelo: Itotal = I 1 + I 2 ; V f.e.m = V 1 = V 2 ; 1/R total = 1/ R 1 + 1/ R 2 Por o tanto en paralelo no hay que hacer ningún calculo, puesto que la caída e tensión es 4,2 volt