CORRIENTE ELÉCTRICALa corriente eléctrica es un flujo de electrones en el seno de un material conductor. Este flujo tiene lugar desde un punto con un potencial eléctrico determinado hacia otro con un potencial eléctrico menor. Las cargas eléctricas en movimiento se le conoce como electrodinámica.

Magnitudes eléctricasToda corriente eléctrica tiene unas propiedades determinadas que vienen dadas por tres magnitudes fundamentales que están relacionadas entre sí.

- La tensión, voltaje o potencial eléctrico (V) de un punto de un circuito nos informa de su nivel de energía. Los electrones se moverán siempre desde un punto con un potencial alto hacia un punto con potencial bajo.

Entre los polos de una pila hay una diferencia de potencial eléctrico que hace que al conectarlos con un conductor, los electrones viajen del polo con mayor potencial (el positivo) hacia el polo con un potencial menor (el negativo).

La unidad con que medimos el voltaje es el voltio (V) Si tenemos una pila de 4.5 V, supondremos que el polo positivo tiene un potencial eléctrico (o una tensión o voltaje) de 4.5 V y que el negativo está a un potencial (o tensión o voltaje) de cero voltios.

- La resistencia (R) de un receptor es la oposición o dificultad que ésta opone a que la corriente eléctrica pase a su través (a que los electrones lo atraviesen). La resistencia se mide en ohmios (Ω).

- La intensidad (I) de corriente es la cantidad de electrones (carga eléctrica) que circula en un segundo.La unidad de medida de intensidad es el amperio (A).

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICAExisten dos clases de corriente eléctrica, la continua (CC) y la alterna (CA).

Corriente continúa Los circuitos conectados a una pila o a una batería son ejemplos de circuitos de corriente continua. El voltaje permanece constante durante un intervalo de tiempo.

Corriente alternaLa corriente es alterna cuando la intensidad cambia cíclicamente su sentido de circulación, a causa de que el voltaje cambia de valor y de signo.

El ejemplo más típico es el de la corriente de la red eléctrica, que varía según una onda senoidal, repitiendo su ciclo 50 veces cada segundo.

Intensidad de la corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento de cargas por un cable. En la realidad, estas cargas son los electrones. Los metales pueden conducir la corriente. Cuando uno pone una pila entre las 2 puntas de un cable, la pila obliga a estos electrones a moverse. La pila provoca la aparición de la corriente eléctrica.

Entonces la corriente eléctrica seria el número de cargas que circulan por segundo. Hablamos de intensidad de corriente eléctrica. (I). La I Se mide en Amperes.

I=qt

I = Intensidad de corriente eléctrica C/s = Ampere = Aq = carga, Ct = tiempo, s

Ejemplo 1. La intensidad de la corriente eléctrica en un circuito es de 15 mA. ¿Cuánto tiempo se requiere para que circulen por el circuito 150 C. Expresar el resultado en horas

Datosq = 150 CI = 15 mA = 15 x 10-3 A

I=qt despejando

t=qI

t=150C

15 x10−3Cs

=10 ,000 s∗ 1hr3600 s

=2.7horas

Actividad 1.- Realiza los siguientes ejercicios

1

1.- Por la sección transversal de un alambre pasan 10 coulombios en 4 seg. Calcular la intensidad de la corriente eléctrica? R: 2.5 A

2.- La intensidad de la corriente que atraviesa a un conductor es 5 amperios. Calcular la carga que pasa por su sección transversal en 2 seg. R: 10 C

3.- Calcular la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y miliamperes si por una sección de un conductor circulan 65 C en 30 minutos. R 0.036 A, 36 mA

4.- Determinar la cantidad de electrones que pasan cada 10 segundos por una sección de un conductor donde la intensidad de la corriente es de 20 mA. R: 1.248 x 1018 e

5.- Calcular el tiempo requerido para que por una sección de un conductor circulen 5 C siendo la intensidad de la corriente 5 mA.

Resistencia eléctricaEs la oposición que presentan todos materiales al flujo de electrones o corriente eléctrica.

Los metales son los que la corriente eléctrica circula con relativa facilidad.

Conociendo el valor de la resistencia de un conductor o aislante podremos determinar, gracias a la ley de Ohm, su comportamiento en un circuito o instalación eléctrica. Por otro lado, se puede comprobar experimentalmente que la resistencia eléctrica de un material depende de sus dimensiones y de su naturaleza. También se puede comprobar que la resistencia tiende a elevarse con la temperatura.

Cuando los electrones circulan por un conductor, éstos tienen que moverse a través de todos los átomos, produciéndose una especia de rozamiento (resistencia al movimiento de electrones) que se transforma en calor. Estos choques son menores en los buenos conductores que en los malos.

La unidad de medida de la resistencia eléctrica ( símbolo R) es el ohmio y se representa por la letra griega omega, Ω.

1 miliohmio = 1m Ω = 0,001 Ω

1 kilohmio = 1k Ω = 1.000 Ω1 megaohmio = 1M Ω = 1.000.000 Ω

Longitud del conductor, cuanto mayor sea esta, mayor la probabilidad de choques y por lo tanto mayor la resistencia presentada.

Sección del conductor, que aparece como inversamente proporcional, ya que, lógicamente, a mayor sección menor número de choques y en consecuencia menor resistencia.

Temperatura del conductor, en los metales su resistencia aumenta mientras aumenta la temperatura. En el carbón la resistencia disminuye al aumentar su temperatura

La unidad empleada para medir la resistencia eléctrica es el ohm Ω, se define como la resistencia opuesta a una corriente continua de electrones por una columna de mercurio a 0 °C de 1 mm2 de sección transversal y 106.3 cm de largo.

En el sistema internacional de unidades es el volt/amper, su relación es:

1Ω=1V1 A

La siguiente tabla, muestra los valores de ρ para algunas de las sustancias más características.

MATERIALResistividad (ρ)en (Ωm) a 0 ºC

Plata 1,06x10-8

Cobre 1,72x10-8

Aluminio 3.21x10-8

Platino 11.05 x10-8

Mercurio 94.10 x10-8

acero 16x10-8

Níquel 7.5 x10-8

La resistencia de un alambre conductor a una determinada temperatura es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal, tenemos que:

R=ρ LA

R = resistencia del conductor, Ωρ = Resistividad en Ω-mL = longitud del conductor, mA = área de la sección transversal, m2

La temperatura afecta a la resistencia del conductor, para conocer la resistencia R a una temperatura de 0 °C, se puede utilizar la siguiente expresión:

Rt = R0(1 + αt)Rt = R0 [1 + α (t2 - t1)]

2

Rt = Resistencia del conductor a una temperatura, ΩR0 = resistencia del conductor en Ω a 0 °Cα = coeficiente de temperatura de la resistencia del material conductor

Substancia Α en ºC-1

Plata 3.7x10-3

Cobre 3.8x10-3

Oro 3.4x10-3

Platino 3.9 x10-3

Fierro 5.1 x10-3

acero 3.0x10-3

Níquel 8.8 x10-3

Carbón -5.0x10-4

Ejemplo 1. Un conductor tiene una longitud de 4 metros y una sección de 2 mm2. Calcular su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017 Ω. mm2/m.Datos L = 4 mA = 2 mm2 ρ = 0,017 Ω . mm2/m R = ?

R=ρ LA =

R=0 .017 Ω∗mm2

m∗ 4m2mm2

=0 .034Ω

Ejemplo 2. La resistencia de un alambre de cobre es de 15 Ω a 0 °C, calcular su resistencia a 60 °CDatosαCu = 3.8 x 10-3 °C-1 (Tablas)R0 = 15 ΩRt = ?t = 60 °CRt = R0(1 + αt)

Rt = 15 Ω (1 + 3.8 x 10-3 °C-1 *60 °C)

Rt = 18.42 Ω

Actividad 2. Realiza los siguientes ejercicios1.- Determina la resistencia eléctrica de un alambre de cobre de 2 km de longitud y 0.8 mm2 de área de su sección transversal a 0 °C. R: 43 Ω

2.- El coeficiente de resistividad de un conductor es de 0,02 Ω. mm2 / m y su longitud de 50 metros. Calcular su sección, si su resistencia es 10 ohmios ? R: 0.1 mm2

3.- Un conductor de 800 metros, tiene una resistencia de 40 ohmios y una sección de 2 mm2. Calcular el valor de

su resistencia especifica? 0,1 Ω . mm2 / m

4.- Un alambre a 25 0 C tiene una resistencia de 25 ohmios. Calcular que resistencia tendrá a 50 °C, sabiendo que el coeficiente de temperatura es igual a 39 x10- 4 °C-1. Rt = 27,43 Ω

5.- Un alambre está a 20 °C y tiene una resistencia de 40 ohmios. Cuando la temperatura aumenta 10 °C la resistencia aumenta 4 ohmios. Calcular el coeficiente de temperatura? R: α = 0,01 °C -1

6.- Un termómetro de platino tiene una resistencia de 8 Ω a 150 °C; calcular su resistencia a 400 °C. R: Rt = 12.93 Ω

7.- Calcular la resistencia eléctrica a 0 °C de un alambre de platino de 0.5 m de longitud y 0.7 mm2 de área de su sección transversal. R 7.89 x 10-2 Ω

Actividad 3. Investigar la ley de Ohm e Interpreta su concepto a través de una expresión matemática, enlistando las unidades de medición para cada magnitud. - Investigar y explicar el concepto de potencia eléctrica a partir del consumo de energía en aparatos eléctricos de uso cotidianos. - Describir las características de un circuito en Serie y el Paralelo. Recuerda Portada, introducción, desarrollo, conclusiones y bibliografía.

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