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Capítulo 27. Corriente y resistencia

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Capítulo 27. Corriente y resistencia. Presentación PowerPoint de Paul E. Tippens, Profesor de Física Southern Polytechnic State University. © 2007. Objetivos: Después de completar este módulo deberá:. Definir corriente eléctrica y fuerza electromotriz .

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Presentation Transcript
cap tulo 27 corriente y resistencia

Capítulo 27. Corriente y resistencia

Presentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de Física

Southern Polytechnic State University

© 2007

objetivos despu s de completar este m dulo deber
Objetivos: Después de completar este módulo deberá:
  • Definir corriente eléctrica y fuerza electromotriz.
  • Escribir y aplicar la ley de Ohm a circuitos que contengan resistencia y fem.
  • Definir la resistividad de un material y aplicar fórmulas para su cálculo.
  • Definir y aplicar el concepto de coeficiente de temperatura de la resistencia.
corriente el ctrica

+Q

+

A

t

Alambre

-

Corriente eléctrica

La corriente eléctricaI es la tasa del flujo de carga Q a través de una sección transversal A en una unidad de tiempo t.

Un ampere A es la carga que fluye a la tasa de un coulomb por segundo.

slide4

I = 6 A

Ejemplo 1. La corriente eléctrica en un alambre es de 6 A. ¿Cuántos electrones fluyen a través de un punto dado en un tiempo de 3 s?

q = (6 A)(3 s) = 18 C

Recuerde que: 1 e- = 1.6 x 10-19 C, luego convierta:

En 3 s: 1.12 x 1020 electrones

corriente convencional

+

-

+

-

+

+

-

-

Flujo de electrones

Flujo convencional

+

-

e-

+

Corriente convencional

Imagine un capacitor cargado con Q = CV al que se permite descargarse.

Flujo de electrones: La dirección de e- que fluye de – a +.

Corriente convencional: El movimiento de +q de + a – tiene el mismo efecto.

Los campos eléctricos y el potencial se definen en términos de +q, así que se supondrá corriente convencional (incluso si el flujo de electrones puede ser el flujo real).

fuerza electromotriz

Líneas de transmisión

Batería

Generador eólico

Fuerza electromotriz

Una fuente de fuerza electromotriz (fem) es un dispositivo que usa energía química, mecánica u otra para proporcionar la diferencia de potencial necesaria para corriente eléctrica.

analog a de agua para fem

Potencial alto

Potencial bajo

Constricción

Resistor

Presión alta

Presión baja

+

-

R

I

Interruptor

Flujo

de agua

Válvula

Fuente de FEM

Agua

Bomba

Analogía de agua para FEM

La fuente de fem (bomba) proporciona el voltaje (presión) para forzar electrones (agua) a través de una resistencia eléctrica (constricción estrecha).

s mbolos de circuito el ctrico

Tierra

Batería

Resistor

+

-

+ - + -

- + - + -

Símbolos de circuito eléctrico

Con frecuencia, los circuitos eléctricos contienen uno o más resistores agrupados y unidos a una fuente de energía, como una batería.

Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:

resistencia el ctrica

Acero

Cobre

Vidrio

Is

Ic

Ig

4 V

4 V

4 V

Resistencia eléctrica

Suponga que se aplica una diferencia de potencial constante de 4 V a los extremos de barras geométricamente similares de, por decir, acero, cobre y vidrio.

La corriente en el vidrio es mucho menor para el acero o el hierro, lo que sugiere una propiedad de los materiales llamada resistencia eléctrica R.

ley de ohm
Ley de Ohm

La ley de Ohm afirma que la corriente I a través de un conductor dado es directamente proporcional a la diferencia de potencial V entre sus puntos extremos.

La ley de Ohm permite definir la resistencia R y escribir las siguientes formas de la ley:

slide11

+

-

R

I

6 mA

V = 3 V

Fuente de FEM

Ejemplo 2. Cuando una batería de 3 V se conecta a una luz, se observa una corriente de 6 mA. ¿Cuál es la resistencia del filamento de la luz?

R = 500 W

La unidad SI para la resistencia eléctrica es el ohm, W:

s mbolos de circuito de laboratorio

A

+

Reóstato

fem

V

-

Fuente de FEM

Reóstato

Voltímetro

Amperímetro

Símbolos de circuito de laboratorio
factores que afectan la resistencia

L

2L

1 W

2 W

2A

A

2 W

1 W

Factores que afectan la resistencia

1. La longitud L del material. Los materiales más largos tienen mayor resistencia.

2. El área A de sección transversal del material. Las áreas más grandes ofrecen MENOS resistencia.

factores que afectan r cont

R > Ro

Ro

Ri > Rc

Cobre

Hierro

Factores que afectan R (Cont.)

3. La temperatura T del material. Las temperaturas más altas resultan en resistencias más altas.

4. El tipo del material. El hierro tiene más resistencia eléctrica que un conductor de cobre geométricamente similar.

resistividad de un material
Resistividad de un material

La resistividad r es una propiedad de un material que determina su resistencia eléctrica R.

Al recordar que R es directamente proporcional a la longitud L e inversamente proporcional al área A, se puede escribir:

La unidad de resistividad es el ohm-metro (W·m)

slide16

Ejemplo 3.¿Qué longitudL de alambre de cobre se requiere para producir un resistor de 4 mW? Suponga que el diámetro del alambre es 1 mm y que la resistividad r del cobre es 1.72 x 10-8 W.m.

A = 7.85 x 10-7 m2

L = 0.183 m

La longitud requerida es:

coeficiente de temperatura
Coeficiente de temperatura

Para la mayoría de los materiales, la resistencia R cambia en proporción a la resistencia inicial Ro y al cambio en temperatura Dt.

Cambio en resistencia:

El coeficiente de temperatura de la resistencia, a es el cambio en resistencia por unidad de resistencia por unidad de grado en cambio de temperatura.

slide18

Ejemplo 4.La resistencia de un alambre de cobre es 4.00 mW a 200C. ¿Cuál será su resistencia si se calienta a 800C? Suponga que a = 0.004 /Co.

Ro = 4.00 mW; Dt = 80oC – 20oC = 60 Co

DR = 1.03 mW

R = Ro + DR

R = 4.00 mW + 1.03 mW

R = 5.03 mW

potencia el ctrica

V

q

I

V

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica P es la tasa a la que se gasta la energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.

Para cargar C: Trabajo = qV

Sustituya q = It , entonces:

P = VI

c lculo de potencia
Cálculo de potencia

Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la potencia eléctrica a partir de cualquier par de los siguientes parámetros: corriente I, voltajeV y resistenciaR.

Ley de Ohm: V = IR

slide21

Ejemplo 5.Una herramienta se clasifica en 9 A cuando se usa con un circuito que proporciona 120 V. ¿Qué potencia se usa para operar esta herramienta?

P = VI = (120 V)(9 A)

P = 1080 W

Ejemplo 6.Un calentador de 500 W extrae una corriente de 10 A. ¿Cuál es la resistencia?

R = 5.00 W

resumen de f rmulas
Resumen de fórmulas

Corriente eléctrica:

Ley de Ohm

resumen cont
Resumen (Cont.)

Resistividad de materiales:

Coeficiente de temperatura de la resistencia:

Potencia eléctrica P: