Electricidad 1

UNIDAD 1

FÍSICA ( E L E C T R I C I D A D ).
ES TODO CUANTO EXISTE EN EL UNIVERSO Y QUE ESTA CONSTITUIDA POR PARTICULAS ELEMENTALES, GENERALMENTE AGRUPADAS EN ATOMOS Y MOLECULAS, POR EJEMPLO : EL MISMO UNIVERSO, EL GLOBO TERRAQUEO, UNA CASA, UN ARBOL, UN ANIMAL, UN VEGETAL, ETC. MATERIA.- MATERIA.- ES TODO LO QUE OCUPA UN LUGAR EN EL ESPACIO, ES ALGO QUE NI SE CREA NI SE DESTRUYE ; SOLO SE TRANSFORMA Y SE PUEDE ENCONTRAR EN SUS ESTADOS FISICOS : LIQUIDO, GASEOSO Y SOLIDO. MOLECULA.- MOLECULA.- PARTICULA COMPUESTA DE ATOMOS QUE CONSTITUYE LA MENOR CANTIDAD DE UN CUERPO SIMPLE QUE PUEDA EXISTIR AL ESTADO LIBRE ; POR EJEMPLO : EL DIVIDIR UN MATERIAL HASTA TENER UNA MINIMA PARTE Y QUE YA NO SE PUEDA DIVIDIRSE MAS. ATOMO.- ATOMO.- ES LA PARTICULA MAS PEQUEÑA E INDIVISIBLE DE UN CUERPO SIMPLE Y QUE POR CONSIGUIENTE ES LA MENOR CANTIDAD POSIBLE DE UN ELEMENTO QUE PUEDA COMBINARSE CON OTRO. EL ATOMO ESTA FORMADO POR TRES PARTICULAS : EL ELECTRON, QUE GIRA ALREDEDOR DEL NUCLEO CUYA CARGA ELECTRICA ES NEGATIVA Y TIENE UN VALOR DE 1.602 X 10 - 19 COULOMBS ; EL PROTON, QUE SE ENCUENTRA EN EL NUCLEO DEL ATOMO CON UNA CARGA ELECTRICA POSITIVA Y TIENE UN VALOR DE 1.602 X 10 - 19 COULOMBS ; Y EL NEUTRON QUE TAMBIEN SE LOCALIZA EN EL NUCLEO PERO NO TIENE CARGA ALGUNA O SEA QUE SU CARGA ES NEUTRA. ELEMENTO QUIMICO.- SON QUIMICO.- SON LAS SUBSTANCIAS QUE CONSTITUYEN TODA LA MATERIA, POR EJEMPLO : EL OXIGENO, EL HIDROGENO, EL COBRE, LA PLATA, EL MERCURIO, ETC., TODO LO QUE NOS RODEA ESTA FORMADO POR ELEMENTOS, PERO ELLOS MISMOS NO PUEDEN SER PRODUCIDOS POR LA SIMPLE COMBINACION QUIMICA. COMPUESTO QUIMICO.- QUIMICO.- ES LA COMBINACION DE VARIOS ELEMENTOS QUE NOS DA COMO RESULTADO LA FORMACION DE MATERIALES DE CARACTERISTICAS DIFERENTES A LOS QUE LLEGUEN A FORMARLO, POR EJEMPLO SI LLEGAMOS A COMBINAR DOS ATOMOS DE HIDROGENO CON UN ATOMO DE OXIGENO NOS RESULTA UN COMPUESTO DE AGUA.

LA ELECTRICIDAD Y SU CLASIFICACION SE LE CONOCE COMO A LOS EFECTOS QUE LLEGA A CAUSAR UNA PEQUEÑA PARTICULA LLAMADA ELECTRON Y SE LLEGA A MANIFESTAR POR NUMEROSOS FENOMENOS. LA ELECTRICIDAD SE ENCUENTRA CLASIFICADA EN VARIAS DISCIPLINAS, DE LAS CUALES ALGUNAS DE ELLAS SE CITAN : ELECTRICIDAD ESTATICA.- ESTATICA.- ESTUDIO DE LAS CARGAS ELECTRICAS EN REPOSO O EN LEVE MOVIMIENTO, ASI TAMBIEN SUS CAMPOS ELECTRICOS Y POTENCIALES. ELECTRICIDAD DINAMICA.- DINAMICA.- ESTUDIA A LAS CARGAS EN MOVIMIENTO DENTRO DE UN CONDUCTOR, ES DECIR DE LAS CORRIENTES ELECTRICAS Y LOS FENOMENOS QUE ORIGINA. ELECTRICIDAD CINETICA.- CINETICA.- ESTUDIA EL MOVIMIENTO DE CARGAS ELECTRICAS, ESPECIALMENTE DE CORRIENTES ESTACIONARIAS EN CIRCUITOS ELECTRICOS Y DEL MOVIMIENTO DE PARTICULAS ELECTRIFICADAS EN CAMPOS ELECTRICOS O MAGNETICOS.

CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 1

UNIDAD 1


CORRIENTE ALTERNA.- ESTUDIA A LA CORRIENTE ELECTRICA, CUYO SENTIDO SE INVIERTA PERIODICA Y ORDINARIAMENTE VARIAS VECES POR SEGUNDO. ELECTRONICA.- ESTUDIA A LA CONDUCCION DE LA ELECTRICIDAD A TRAVES DE LAS TRES FORMAS MAS CONOCIDAS : 1) GASES 2) VACIO 3) MATERIALES SEMICONDUCTORES. SU EMPLEO CONCIERNE AL DISEÑO, FABRICACION Y APLICACIÓN DE TUBOS ELECTRONICOS.

MATERIALES CONDUCTORES Y AISLADORES CONDUCTOR.- SON AQUELLOS MATERIALES O ELEMENTOS QUE TIENEN LA FACILIDAD DE DEJAR FLUIR A LA CORRIENTE ELECTRICA, PORQUE EN SU ESTRUCTURA ATOMICA EN LA ULTIMA ORBITA TIENE ELECTRONES LIBRES QUE VAN A SER DESPLAZADOS POR OTROS ELECTRONES, POR EJEMPLO : LA PLATA, EL ORO, EL COBRE, EL ALUMINIO, Y EN LA ACTUALIDAD LA FIBRA OPTICA. AISLADOR.- SON AQUELLOS MATERIALES O COMPUESTOS QUE OFRECEN UNA GRAN OPOSICION AL FLUJO DE LOS ELECTRONES, PORQUE EN SU ESTRUCTURA ATOMICA EN LA ULTIMA ORBITA LOS ELECTRONES ESTAN MUY SUJETOS AL NUCLEO Y POR LO TANTO NO SE PUEDEN DESPLAZAR. SE UTILIZAN PARA AISLAR EL PASO DE LA CORRIENTE ELECTRICA EN LOS CONDUCTORES, PARA NO TENER UN CONTACTO DIRECTO. LOS AISLADORES MAS COMUNES SON : EL VIDRIO, EL PAPEL, LA MICA, EL ASBESTO Y ALGUNOS MATERIALES PLASTICOS.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

MAGNITUD

UNIDAD DE MEDICION

NOMBRE

ABREVIATURA

NOMBRE

ABREVIATURA

FUERZA ELECTRICA CARGA ELECTRICA CORRIENTE ELECT. VOLTAJE RESISTENCIA POTENCIA ELECT. TRABAJO LONGITUD TIEMPO VOLUMEN SUPERFICIE ó AREA VELOCIDAD

F q I E R P T L t V SóA v

N. Coul. Amp. V.

ACELERACION MASA

a m

NEWTON COULOMB AMPERE VOLT OHM WATT JOULE METRO SEGUNDO METRO CUBICO METRO CUADRADO METRO SOBRE SEG. METRO SOBRE SEG. KILOGRAMO


!

W. J. mts. Seg. m m2 m / seg. m/s . Kg.

UNIDAD 1


CONSTANTES DE CONVERSION UNIDAD

EQUIVALENCIA

1 COULOMB 1 COULOMB 1 COULOMB 1 ELECTRON 1 PROTON 1 MINUTO 1 HORA 1 HORA 1 METRO 1 METRO CUADRADO 1 METRO CUBICO

6.25 TRILLONES DE ELECTRONES 6.25 X 10 ELECTRONES 6.25 E e 1.6 X 10 - COULOMBS 1.6 X 10 - COULOMBS 60 SEGUNDOS 60 MINUTOS 3,600 SEGUNDOS 10 dm., 100 cm., 1000 mm. 100 dm ; 10,000 cm y 1’000,000 mm . 1,000 dm ; 1’000,000 cm y 1,000’000,000 mm .

CONVERSIONES EN EL SISTEMA INTERNACIONAL EFECTUAR LAS SIGUIENTES CONVERSIONES : •

75 TRILLONES DE ELECTRONES

"

COULOMBS

PARA CONVERTIR A COULOMBS SE DIVIDE LA CANTIDAD DE TRILLONES ENTRE LA CONSTANTE A UN COULOMB, COMO EN LA SIGUIENTE FORMA : X

•

75 TRILLONES DE e ----------------------------------6.25 TRILLONES DE e-

=

=

12 COULOMBS.

12 mCoul. " Coulombs.

PARA CONVERTIR A COULOMBS, SE ELIMINA EL PREFIJO ( m ) POR SU VALOR EN LA TABLA DE PREFIJOS ( ANEXO ), CUYO VALOR ES DE 1 X 10 -3, O SEA, SE RECORRE TRES LUGARES HACIA LA IZQUIERDA EL PUNTO DECIMAL.

12 mCoul. •

7.5 MINUTOS " SEGUNDOS


=

12. mCoul.

=

0.012 Coul.

UNIDAD 1


PARA CONVERTIR MINUTOS A SEGUNDOS, SE MULTIPLICA LOS MINUTOS QUE SE TIENEN POR LA CONSTANTE A SEGUNDOS ( 60 ).

7.5 X 60 = 450 SEGUNDOS •

0. 4 HORAS " SEGUNDOS

PARA CONVERTIR HORAS A SEGUNDOS, SE MULTIPLICA LAS HORAS QUE SE TIENEN POR LA CONSTANTE A SEGUNDOS ( 3,600 ).

0.4 X 3600 = 1,440 SEGUNDOS

CARGA Y CAMPO ELECTRICO ( LEY DE COULOMB ) CARGA ELECTRICA.- ES LA PROPIEDAD QUE TIENEN LAS PARTICULAS QUE FORMAN AL ATOMO Y A TODA LA MATERIA Y SON : • • •

ELECTRON CUYA CARGA ELECTRICA ES ( - ) Y SE EXPRESA DE LA SIGUIENTE FORMA e- . PROTON CUYA CARGA ELECTRICA ES ( + ) Y SE EXPRESA DE LA SIGUIENTE MANERA p+ . EL NEUTRON CUYA CARGA ELECTRICA ES NEUTRA.

LA CARGA ELECTRICA SE REPRESENTA CON LA LITERAL ( q ) Y SU UNIDAD BASICA ES EL ELECTRON, PERO POR SER PEQUEÑA SE UTILIZA EL COULOMB QUE EQUIVALE A 6.25 TRILLONES DE ELECTRONES. ALGUNOS AUTORES DEFINEN A LA CARGA ELECTRICA DE UN CUERPO COMO AL EXCESO O DEFICIT DE ELECTRONES. CUANDO ALGUN CUERPO TIENE EXCESO DE ELECTRONES SE DICE QUE TIENE CARGA ELECTRICA NEGATIVA, EN CAMBIO CUANDO TIENE UN DEFICIT TIENE CARGA ELECTRICA POSITIVA Y CUANDO TIENE EL MISMO NUMERO DE ELECTRONES Y PROTONES SE DICE QUE SU CARGA ELECTRICA ES NEUTRA. LEY DE LAS CARGAS ELECTRICAS.- CUERPOS DE LA MISMA CARGA SE REPELEN Y CUERPOS DE DISTINTA CARGA SE ATRAEN. LEY DE COULOMB.- EN EL SIGLO XVIII EL CIENTIFICO FRANCES CHARLES COULOMB ESTUVO REALIZANDO EXPERIMENTOS SOBRE LA FUERZA DE ATRACCION O DE REPULSION ENTRE DOS CARGAS PUNTUALES, HASTA QUE EN AÑO DE 1785 HIZO EL MISMO EXPERIMENTO CON UNA BALANZA DE TORSION, EN DONDE OBTUVO UNA MAYOR PRECISION EN SU MEDICION Y ES LO QUE QUE HOY LLAMAMOS LEY DE COULOMB ; Y SU ENUNCIADO ES EL SIGUIENTE : LA FUERZA DE ATRACCION O REPULSION ENTRE DOS CUERPOS ELECTRIZADOS EN EL AIRE O EN EL VACIO, ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL PRODUCTO DE SUS CARGAS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA QUE LOS SEPARA.

F CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 4

=

K

( q1 ) ( q2 ) -----------------r

UNIDAD 1


EN DONDE : F K q1 q2 r

= = = = =

FUERZA DE ATRACCION O REPULSION Y SE MIDE EN NEWTON . CONSTANTE DE PERMITIVIDAD EN EL AIRE O VACIO Y SU VALOR ES 9 X 10 9 . CARGA ELECTRICA DEL PRIMER CUERPO Y SE MIDE EN COULOMB. CARGA ELECTRICA DEL SEGUNDO CUERPO Y SE MIDE EN COULOMB. DISTANCIA DE SEPARACION ENTRE LOS CUERPOS Y SE MIDE EN METROS.

CAMPO ELECTRICO.- ES LA ZONA EN DONDE UN CUERPO CON CARGA ELECTRICA, EJERCE UNA FUERZA DE ATRACCION O REPULSION CON RESPECTO A OTRO CUERPO ELECTRIZADO.

e-

CAMPOS ELECTRICOS

LAS TRES FORMAS DE ELECTRIZAR A UN CUERPO ELECTROSCOPIO )

(

LOS CUERPOS SE ELECTRIZAN CUANDO PIERDEN O GANAN ELECTRONES. LA FORMAS QUE EXISTEN PARA ELECTRIZAR UN CUERPO SON : POR FRICCION.- CONSISTE EN FROTAR ENERGICAMENTE UN CUERPO CONTRA OTRO EN DONDE UNO DE ELLOS VA A GANAR ELECTRONES Y EL OTRO VA A TENER MAS PROTONES QUE ELECTRONES. POR CONTACTO.- SE DA CUANDO UN CUERPO ELECTRIZADO TOCA A OTRO QUE NO LO ESTA HACIENDO QUE LAS CARGAS ELECTRICAS DEL CUERPO ELECTRIZADO PASEN AL CUERPO NEUTRO O VICEVERSA. POR INDUCCION.- CONSISTE EN ACERCAR UN CUERPO ELECTRIZADO A OTRO QUE NO LO ESTA, SIN TOCARLO, EN DONDE LAS CARGAS ELECTRICAS VAN HACER ATRAIDAS POR EL OTRO CUERPO. ELECTROSCOPIO.- ES EL INSTRUMENTO QUE TIENE COMO FUNCION EL DE IDENTIFICAR SI UN CUERPO TIENE CARGA ELECTRICA Y EL TIPO DE CARGA. EL ELECTROSCOPIO CONSISTE EN UN ENVASE DE VIDRIO Y UN TAPON AISLADOR EN EL CUAL TIENE ATRAVESADO UNA VARILLA METALICA, QUE EN SU PARTE SUPERIOR ESTA EN FORMA DE BOLA Y EN PARTE INFERIOR SE TIENEN DOS LAMINILLAS DELGADAS DE ORO O DE ALUMINIO. TAPON DE CORCHO BARRA METALICA LAMINILLAS DE ORO ENVASE DE VIDRIO CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 5

UNIDAD 1


FORMAS BASICAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD PARA QUE ENCONTREMOS ELECTRICIDAD SE TIENE QUE PONER EN MOVIMIENTO A LOS ELECTRONES, ESTO SERIA POSIBLE SI SE LLEGAN A UTILIZAR LAS SEIS FORMAS DE PRODUCIRLA Y SON LAS SIGUIENTES : POR FROTAMIENTO.- CONSISTE EN TENER UN PEDAZO DE PIEL Y UNA BARRA DE BAQUELITA QUE AL FROTAR UNA CON OTRA, EL PEDAZO DE PIEL LLEGA A CEDER ELECTRONES A LA BARRA, Y EN ESTA FORMA SE PONE EN MOVIMIENTO A LOS ELECTRONES. POR MAGNETISMO.- SE PRODUCE CUANDO UN IMAN NATURAL SE MUEVE DE UN LADO A OTRO SOBRE UN ALAMBRE, QUE AL HACER CONTACTO CON LAS LINEAS DE FUERZA DEL IMAN, ESTE EMPIEZA A TENER MOVIMIENTO DE ELECTRONES EN SU ULTIMAS ORBITAS. TAMBIEN SE PRODUCE CUANDO EL IMAN ESTA EN REPOSO Y EL ALAMBRE SE MUEVE CONTINUAMENTE EN CIRCULO. POR ACCION QUIMICA.- PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD POR ACCION QUIMICA SE NECESITA CONTAR CON UN RECIPIENTE QUE DEBE TENER DOS PLACAS, UNA DE CINC Y OTRA DE COBRE, SUMERGIDAS EN AGUA ACIDULADA O COMPUESTOS SALINOS ( ELECTROLITO ) QUE AL ENTRAR EN CONTACTO, SE TIENE UN DESPLAZAMIENTO DE ELECTRONES EN LA PLACA DE CINC Y SE DIRIGEN HACIA LA PLACA DE COBRE. LA PLACA DE CINC QUE CEDE ELECTRONES SE LE LLAMA TERMINAL POSITIVA Y LA QUE ACEPTA TERMINAL NEGATIVA. POR PRESION.- PARA TENER ELECTRICIDAD EN ESTA FORMA SE COLOCA UN CRISTAL ( CUARZO ) EN MEDIO DE DOS PLACAS METALICAS Y SE EJERCE PRESION ENTRE ELLAS, ESTO HACE QUE EN EL CRISTAL SE MUEVAN LOS ELECTRONES HACIA LAS PLACAS. EN ESTA FORMA LOS MATERIALES QUE SE TIENEN PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD SON EL CUARZO, LA TERMALINA Y LAS SALES DE ROCHELLE. POR LUZ.- ESTA FORMA ES CUANDO LA LUZ INCIDE SOBRE UNA CELULA FOTOELECTRICA, QUE ESTA FORMADA POR UNA CAPA DE UN MATERIAL TRANSPARENTE DE HIERRO Y OTRA CAPA DE ALEACION DE SELENIO, QUE AL ENTRAR EN CONTACTO ESTO HACE QUE LOS ELECTRONES SE DESPLACEN. POR CALOR.- ESTA FORMA SE PRESENTA, AL TRENZAR DOS ALAMBRES, UNO DE HIERRO Y OTRO DE COBRE Y AL APLICAR EL CALOR DE UNA VELA, ESTO HACE QUE LOS ELECTRONES SE EMPIECEN A MOVER.

LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA CUANDO SE PRODUCE ELECTRICIDAD EN CUALQUIERA DE SUS FORMAS ANTES DESCRITAS, EXISTE UN MOVIMIENTO DE ELECTRONES QUE LE SE DENOMINA FLUJO DE CARGAS NEGATIVAS Y CUANDO ES CONSTANTE SE LE CONOCE COMO CORRIENTE ELECTRICA. POR LO TANTO, INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA ES FLUJO CONTINUO DE CARGAS ELECTRICAS NEGATIVAS A TRAVES DE UN CONDUCTOR Y SE REPRESENTA CON LA LETRA ( I ) Y SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL AMPERE. LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA CANTIDAD DE CARGA QUE SE DESPLAZA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL TIEMPO QUE SE EMPLEA.

q CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 6

I = INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA EN AMPERES.

UNIDAD 1

I

=


----t

q = CARGA ELECTRICA DESPLAZADA EN COULOMBS. t = TIEMPO EMPLEADO EN SEGUNDOS.

DESPEJES Y RESOLUCION DE PROBLEMAS DE INTENSIDAD DE CORRIENTE PARA DESPEJAR A LA ( q ), SE TRANSPONE A LA ( t ) QUE ESTA DIVIDIENDO Y PASA MULTIPLICAR AL PRIMER MIEMBRO DE LA ECUACION A LA ( I ), COMO EN EL SIGUIENTE EJEMPLO :

I

=

q ----t

TRANSPONIENDO A ( t ) SE TIENE :

(I)(t)

=

q

Y PERMUTANDO

q

(I)(t)

=

q

=

(I)(t)

PARA DESPEJAR A LA ( t ), SE TRANSPONE A LA ( I ) QUE ESTA MULTIPLICANDO Y PASA DIVIDIR AL SEGUNDO MIEMBRO DE LA ECUACION A LA ( q ), COMO EN EL SIGUIENTE EJEMPLO :

(I)(t)

=

Y TRANSPONIENDO A ( I )

q

t

=

q ----I

PROBLEMA # 1 HALLAR QUE INTENSIDAD DE CORRIENTE TIENE UN FLUJO DE CARGAS NEGATIVAS DE 15 COULOMBS DURANTE 300 SEGUNDOS. COMO LOS DATOS ESTAN EN SUS UNIDADES CORRESPONDIENTES, SE APLICA DIRECTAMENTE LA FORMULA.

DATOS I q t

= = =

15 Coul. 300 Seg.

FORMULA I

=

q ----t

SUSTITUYENDO I

15 = ------ = 300

RESULTADO 0.05 Amp.

PROBLEMA # 2 ¿ CALCULAR QUE INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA ESTA FLUYENDO POR UN CONDUCTOR, CUANDO SE DESPLAZA 63 COULOMBS DE CARGA DURANTE 3 MINUTOS ? NOTA : COMO EL TIEMPO APARECE EN MINUTOS, SE REALIZA LA CONVERSION A SEGUNDOS, PARA PODER APLICAR LA FORMULA, EN SUS DATOS QUE LE CORRESPONDE : 3 X 60 = 180 SEGUNDOS. CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 7

UNIDAD 1

DATOS I q t

= = =

? 63 Coul. 180 Seg.


FORMULA I

=

q ----t

SUSTITUYENDO I

63 = ------ = 180

RESULTADO 0.35 Amp.

PROBLEMA # 3 ¿ CALCULAR QUE INTENSIDAD QUE TENDRA LA CORRIENTE ELECTRICA QUE CIRCULA POR UN CONDUCTOR, CUANDO SE TRASLADAN 25 TRILLONES DE ELECTRONES DURANTE 32 SEGUNDOS ? NOTA : COMO LA CARGA APARECE EN TRILLONES DE ELECTRONES, SE REALIZA LA CONVERSION A COULOMBS, PARA PODER APLICAR LA FORMULA, EN SUS DATOS QUE LE CORRESPONDE : 25 TRILLONES DE e- 6.25 TRILLONES DE e- = 4 Coul.

DATOS I q t

= = =

? 4 Coul. 32 Seg.

FORMULA I

=

q ----t

SUSTITUYENDO I

4 = ------ = 32

RESULTADO 0.125 Amp.

DIFERENCIA DE POTENCIAL ( d.d.p. ) ; FUERZA ELECTROMOTRIZ ( F.e.m. ) DIFERENCIA DE POTENCIAL.- ES EL TRABAJO NECESARIO PARA TRASLADAR A UNA CARGA ELECTRICA DE UN PUNTO A OTRO, SE REPRESENTA CON LETRA ( E ) ó ( V ) Y SU UNIDAD DE MEDIDA ES EL VOLT. LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL TRABAJO REALIZADO E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA CANTIDAD DE CARGA TRASLADADA.

E

=

T ----q

E = DIFERENCIA DE POTENCIAL APLICADO, EN VOLTS. T = TRABAJO REALIZADO EN DESPLAZAR, EN JOULES. q = CANTIDAD DE CARGA DESPLAZADA, EN COULOMBS.

FUERZA ELECTROMOTRIZ.- EL FLUJO DE CARGAS ELECTRICAS SIEMPRE SE PRODUCE CUANDO LA MAYOR PARTE DEL MOVIMIENTO DE ELECTRONES, SE REALIZA EN UNA SOLA DIRECCION ; PARA QUE LOS ELECTRONES ESTEN EN MOVIMIENTO ES NECESARIO CONTAR CON UNA FUERZA QUE LOS DESPLACE, YA SEA POR CUALQUIERA DE LAS FORMAS ANTES MENCIONADAS. A ESTA FUERZA SE LE CONOCE COMO FUERZA ELECTROMOTRIZ ( F.e.m. ) ó VOLTAJE.

DESPEJES Y RESOLUCION DE PROBLEMAS DE ( d.d.p. ), ( F.e.m. ) Y VOLTAJE CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 8

UNIDAD 1


PARA DESPEJAR A LA ( T ), SE TRANSPONE A LA ( q ) QUE ESTA DIVIDIENDO Y PASA MULTIPLICAR A LA ( E ), DEL PRIMER MIEMBRO DE LA ECUACION, COMO EN EL SIGUIENTE EJEMPLO :

E

=

T ----q

TRANSPONIENDO A ( q ) SE TIENE :

(E)(q)

=

Y PERMUTANDO

T

T

(E)(q)

=

T

=

(E)(q)

PARA DESPEJAR A LA ( q ), SE TRANSPONE A LA ( E ) QUE ESTA MULTIPLICANDO Y PASA DIVIDIR A LA ( T ), DEL SEGUNDO MIEMBRO DE LA ECUACION, COMO EN EL SIGUIENTE EJEMPLO :

(E)(q)

=

T

Y TRANSPONIENDO A ( E )

q

=

T ----E

PROBLEMA # 1. HALLAR LA d.d.p. PARA DESPLAZAR UNA CARGA ELECTRICA DE 18 COULOMBS DEL PUNTO A AL PUNTO B UTILIZANDO UN TRABAJO DE 27 JOULES. COMO LOS DATOS ESTAN EN SUS UNIDADES CORRESPONDIENTES, SE APLICA DIRECTAMENTE LA FORMULA.

DATOS E q T

= = =

? 18 Coul. 27 Joules.

FORMULA E

=

T ----q

SUSTITUYENDO E

27 = ------ = 18

RESULTADO 1.5 Volts.

PROBLEMA # 2. ¿ CUAL ES LA F.e.m. APLICADA A UNA CARGA DE 87.5 TRILLONES DE ELECTRONES, EMPLEANDO UN TRABAJO DE 28 JOULES ?

NOTA : COMO LA CARGA APARECE EN TRILLONES DE ELECTRONES, SE REALIZA LA CONVERSION A COULOMBS, PARA PODER APLICAR LA FORMULA, EN SUS DATOS QUE LE CORRESPONDE : 87.5 TRILLONES DE e- 6.25 TRILLONES DE e- = 14 Coul. CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 9

UNIDAD 1

DATOS E q T

= = =

? 14 Coul. 28 Joules.


FORMULA E

=

T ----q

SUSTITUYENDO

RESULTADO

28 = ------ = 14

E

2 Volts.

PILAS Y BATERIAS SECAS CELDA VOLTAICA ( PILA O BATERIA ).- ES UN ELEMENTO QUE TIENE LA FUNCION DE SUMINISTRAR ELECTRICIDAD POR EL PROCESO DE ACCION QUIMICA. SI EL ELECTROLITO ES UN LIQUIDO SE LE LLAMA HUMEDA, EN CAMBIO SI ES EN PASTA SE LE LLAMA SECA. SE TIENEN DIFERENTES TIPOS DE CELDAS VOLTAICAS, COMO SON LAS SIGUIENTES : NOMBRE

HUMEDA VOLTAJE ó SECA

TIPO

PLOMO Y ACIDO 2.2 HUMEDA SECUNDARIA( RECARGABLE ) CARBONO Y CINC 1.5 SECA PRIMARIA( NO RECARGABLE ) ALCALINA DE MANGANESO 1.5 SECA DE AMBOS TIPOS NIQUEL-CADMIO 1.25 SECA SECUNDARIA ( RECARGABLE ) DE EDISON 1.4 HUMEDA SECUNDARIA ( RECARGABLE ) MERCURIO 1.35 SECA DE AMBOS TIPOS PILA SECA DE CARBON Y CINC.- ESTAN GENERALMENTE CONSTITUIDAS POR UN RECIPIENTE DE CINC, QUE A VECES TIENE LA FUNCION DE SER UNA PLACA NEGATIVA, UNA VARILLA DE CARBON COLOCADA EN EL CENTRO DEL RECIPIENTE, QUE LA VA A SER DE PLACA POSITIVA Y UNA SOLUCION DE CLORURO DE AMONIO EN PASTA, QUE SERA EL ELECTROLITO ; EN EL FONDO DEL RECIPIENTE DE CINC, SE TIENE UN PEDAZO DE CARTON PARA SEPARAR LA BARRA DE CARBON Y NO SE LLEGUE A DESCARGAR. EL SIMBOLO MAS COMUN DE LA PILA SECA ES EL SIGUIENTE : +

-

BATERIA SECA.- ES UN DISPOSITIVO QUE ESTA FORMADA POR DOS O MAS CELDAS VOLTAICAS. Y SU SIMBOLO ES EL SIGUIENTE :

+

-

CONEXIONES.- SE TIENEN 2 TIPOS DE CONEXIÓNES BASICAS QUE SON : EN SERIE Y EN PARALELO Y UNA TERCERA, QUE ES LA COMBINACION DE LAS DOS ANTERIORES LLAMADA MIXTA.


UNIDAD 1


EN SERIE.- ES LA CONEXIÓN DE DOS O MAS PILAS COLOCADAS UNA ENSEGUIDA DE LA OTRA, COMO EN EL SIGUIENTE DIBUJO : +

-

+

E1

-

+

E2

-

E3

EL VOLTAJE SUMINISTRADO POR UNA CONEXIÓN DE PILAS SECAS EN SERIE ES IGUAL A LA SUMA DE LOS VOLTAJES DE CADA UNA DE ELLAS. EN PARALELO.- ES LA CONEXIÓN DE DOS O MAS PILAS SECAS, DE TAL FORMA QUE ESTEN PARALELAMENTE UNA DE OTRA, COMO EN SIGUIENTE DIBUJO : +

-

+

-

EL VOLTAJE SUMINISTRADO POR UNA CONEXIÓN DE PILAS SECAS EN PARALELO ES IGUAL AL VOLTAJE SUMINISTRADO POR CADA UNA DE ELLAS. MIXTA.- ESTA SE ILUSTRA DE LA SIGUIENTE MANERA : +

-

+

+ +

-

+

-

+

-

-

CIRCUITO ELÉCTRICO. ES UN SISTEMA ELECTRICO EN EL CUAL LA CORRIENTE ELECTRICA FLUYE POR UN CONDUCTOR EN TRAYECTORIA COMPLETA, DEBIDO A UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL APLICADA. EN CUALQUIER CIRCUITO ELECTRICO POR DONDE SE DESPLAZAN LOS ELECTRONES A TRAVES DE UNA CCATT/2002-08-03 Dir. Gustavo Martínez Canales. Profr., Jaime A. Aguilar A. 11

UNIDAD 1


TRAYECTORIA CERRADA EXISTEN LOS TRES ELEMENTOS FUNDAMENTALES SIGUIENTES : RESISTENCIA, VOLTAJE Y CORRIENTE. EL CIRCUITO ESTA CONSTITUIDO POR UN ELEMENTO DE CARGA, UN CONDUCTOR, UN INTERRUPTOR Y POR UNA FUENTE DE ALIMENTACION, COMO SE ILUSTRA EN LA SIGUIENTE MANERA :

ELEMENTO DE CARGA ( FOCO )

INTERRUPTOR CONDUCTOR +

-

FUENTE DE ALIMENTACION


Electricidad 1

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