Este documento resume los conceptos fundamentales de la corriente eléctrica, incluyendo la intensidad de corriente, la ley de Ohm, la resistencia eléctrica, la energía y potencia de la corriente, y la fuerza electromotriz y contraelectromotriz de generadores y receptores. Explica cómo se distribuye la potencia en un circuito formado por un generador, receptor y resistencias.
2. ÍNDICE
3.- Introducción
7.- Intensidad de corriente
10.- Ley de Ohm
12.- Aparatos de medida eléctricos
13.- Resistencia eléctrica
18.- Asociaciones de resistencias
22.- Energía de la corriente eléctrica
24.- Ley de Joule
28.- f.e.m de un generador
29.- Circuito formado por un generador y resistencias muertas.
30.- Asociaciones de generadores.
31.- f.c.e.m de un receptor.
32.- Circuito formado por un generador y un receptor.
33.- Ley de Ohm generalizada.
3. La circulación de cargas eléctricas de
forma ordenada y continua recibe el
nombre de corriente eléctrica.
Si el sentido de la corriente no
cambia, la corriente se llama continua,
en caso contrario se llama corriente
alterna.
INTRODUCCIÓN
4. Para que exista movimiento permanente de carga
eléctrica en un circuito, además de materiales
conductores (metales, electrolitos o gases a baja
presión) , es necesario establecer una diferencia de
potencial entre los extremos del conductor, llamados
polos o bornes. Esto se consigue gracias a un
generador.
Son generadores las pilas, las dinamos y los
alternadores. Los primeros y los segundos producen
corriente continua, los terceros alterna.
7. INTENSIDAD DE CORRIENTE
Se llama intensidad de corriente eléctrica a la carga
que atraviesa una sección transversal de un conductor
en cada unidad de tiempo. Si el ritmo de avance de la
corriente se mantiene y en un tiempo t la sección del
conductor es atravesada por una carga Q ,
la intensidad se calculará
dividiendo Q entre t :
(Q e I son siempre positivas)
Q
I
t
8. Las físicos consideran que la corriente circula del polo a
mayor potencial o polo positivo al de menor potencial o
polo negativo, aunque el sentido real del movimiento de
los electrones es el contrario.
La unidad de intensidad es el Amperio (A). Es una de las
7 unidades fundamentales del S.I. El Culombio que es una
unidad derivada se define como la carga que transporta
una corriente de 1 A durante 1 s.
9. Ej.1: Si la intensidad de corriente que pasa por
una calculadora es de 12 C. Calcula el tiempo
necesario para que pase por ella 1 C. ¿Cuántos
electrones pasan en una décima de segundo?
Dato: qe = 1,6·10 - 19 C
Sol.: 23,1 h; 7,5·10 12 e-
10. LEY DE OHM
“La diferencia de potencial entre los extremos de un
conductor metálico es directamente proporcional a la
intensidad de corriente que pasa por él, siendo la
constante de proporcionalidad la llamada resistencia
del conductor”.
Matemáticamente la ley queda expresada así:
V1 - V2 = R I
11. Fue el físico y matemático
alemán que aportó a la
teoría de la electricidad la
Ley de Ohm (1827),
conocido principalmente
por su investigación sobre
las corrientes eléctricas.
GEORG SIMON OHM (1789-1854)
12. APARATOS DE MEDIDA ELÉCTRICOS
Los aparatos destinados a
medir intensidades de
corriente se llaman
amperímetros y los
destinados a medir
diferencia de potenciales se
llaman voltímetros. Los
primeros se conectan en
serie, los segundos en
paralelo.
`polímetro
13. RESISTENCIA ELÉCTRICA
La resistencia eléctrica es una
característica de cada conductor.
Expresa la oposición que ofrece
el conductor al paso de la
corriente.
La unidad de resistencia en el S.I
es el ohmio (Ω).
Un conductor tiene la resistencia
de 1 Ω cuando, al aplicar entre
sus bornes la diferencia de
potencial de 1 V, circula por él la
corriente de 1 A.
14. La resistencia de un conductor
es directamente proporcional a
su longitud l, e inversamente
proporcional a su sección S.
La constante de proporcionalidad
ρ , diferente para cada material,
se llama resistividad y
representa la resistencia que
ofrece un conductor de longitud
unidad y sección unidad. Se mide
en Ω m.
l
R
S
Sustancia Resistividad
(·m)
Plata
Cobre
Aluminio
Cinc
Hierro
Plomo
Constantán
Nicrom
1,4·10-8
1,7·10-8
3,1·10-8
5,5·10-8
10·10-8
20·10-8
50·10-8
100·10-8
15. Ej.2: Calcula la resistencia de un hilo de cobre de
2 m de longitud y 1 mm de diámetro.
¿Qué resistencia tendrá otro hilo de cobre de
doble longitud y doble diámetro?
( ρCu=1,7 10-8 Ω m)
Sol.: 0,043 ; 0,022
16. diámetro
Ej.3: Calcula la intensidad de corriente que pasa
por una cinta de hierro de 2m de longitud, 5 mm
de ancho y 0,1 mm de grosor al conectarla a la
tensión de 1.5 V ( ρFe=10 10-8 Ω m)
Sol.: I = 3,75 A
17. La resistividad de un cuerpo, y en consecuencia su
resistencia, varía con la temperatura. En los
metales la resistividad disminuye al bajar la
temperatura.
La resistividad de algunos metales como por
ejemplo, al aluminio, el mercurio o el plomo,
disminuye hasta casi cero cuando la temperatura es
sólo de unos Kelvin: el metal se convierte en
superconductor.
19. Ej.4: Un circuito está formado por tres
resistencias en serie de 2 , 3 y 6 , a las
que se aplica una diferencia de potencial de
22 V, calcula: La resistencia equivalente, la
intensidad que circula por cada una de ellas y la
ddp entre los extremos de cada resistencia.
Sol.: 11 ; 2 A; 4, 6 y 12 V
20. Ej.5: Un circuito está formado por tres
resistencias en paralelo de 2 , 3 y 6 , a las
que se aplica una diferencia de potencial de
22 V, calcula: La resistencia equivalente, la
intensidad total que circula por el circuito y la
intensidad que circula por cada una de ellas.
Sol.: 1 ; 22 A; 11, 7,3 y 3,7 A
21. Ej.6. Considerando el circuito de la figura (R1 =4,
R2 = 5 , R3 = 4 y R4 = 8 ) y aplicando una ddp de
12 V entre los bornes del circuito, calcula: La
resistencia equivalente, la intensidad total que
circula por el circuito y la intensidad que circula por
cada una de ellas.
V
22. ENERGÍA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
La energía eléctrica es una forma más de energía
producida por los generadores que se consume a lo largo
del circuito, a medida que las cargas eléctricas lo van
recorriendo.
El generador crea un campo eléctrico que arrastra a las
cargas eléctricas y éstas van perdiendo energía
potencial eléctrica a medida que van circulando de un
extremo del conductor al otro:
W campo = - Δ Ep = Ep1 - Ep2 = q (V1- V2)
23. 2
2 1 2
1 2 1 2
( )
( ) ( )
V V
E Q V V I t V V I R t t
R
2
2 1 2
1 2
( )
( )
V V
P I V V I R
R
La potencia eléctrica de una corriente eléctrica
continua será por tanto:
Si por un conductor entre cuyos extremos existe la
diferencia de potencial V1 - V2, circula la carga Q, la
energía consumida, al cabo de un tiempo t será :
( Hemos supuesto I constante )
24. LEY DE JOULE
“Al circular una corriente eléctrica por un conductor, la
energía eléctrica liberada por la corriente se
transforma íntegramente en energía calorífica”
( W Fr = Δ Em = Δ Ec + Δ Ep = Δ Ep < 0
Q = - Δ Em = - Δ Ep = Ep1 – Ep2 )
La energía desprendida en forma de calor será:
2
1 20,24 ( ) 0,24 ( )E I t V V I R t cal
0
26. Fue un físico inglés, uno de los
más notables físicos de su época,
conocido sobre todo por sus
investigaciones en electricidad,
termodinámica y energía.
La unidad internacional de
energía, calor y trabajo, el Joule
(julio), fue bautizada en su honor.
Trabajó con Lord Kelvin para
desarrollar la escala absoluta de
temperaturas y encontró una
relación entre la corriente
eléctrica que atraviesa una
resistencia y el calor disipado,
llamada actualmente ley de Joule.
JAMES PRESCOTT JOULE (1818-1889)
27. Ej.7: Una cafetera eléctrica está conectada a 220 V.
Calcula la energía que gasta en calentar un litro de agua
desde 15 ºC a 50 ºC en 5 min y la intensidad media que
circula por la cafetera.
Sol.: 146300 J; 2,22 A
Ej.8: La potencia de una bombilla de coche es de 15 W. Si la
diferencia de potencial que se aplica es de 12 V, determina:
La intensidad que pasa por el filamento de la bombilla. La
resistencia de este filamento. La energía absorbida de la
batería en 10 min.
Sol.: 1,25 A; 9,6 ; 9000 J
28. FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UN GENERADOR
Se denomina fuerza electromotriz (ε) de un generador
a la energía comunicada por unidad de carga.
Matemáticamente : ε = E/Q.
La f.e.m se mide en voltios (V). Un generador tiene una
f.e.m de 1 V si es capaz de suministrar la energía de 1
julio a la unidad de carga.
Dividiendo por el tiempo arriba y abajo la ecuación
anterior vemos que ε es también el cociente entre la
potencia del generador y la intensidad que suministra a
todo el circuito: ε = P/I P = ε I
29. CIRCUITO FORMADO POR UN GENERADOR Y
RESISTENCIAS MUERTAS
Toda la potencia proporcionada por el generador es
disipada por efecto Joule, en el circuito exterior y en el
interior del generador:
P = ε I = R I2 + r I2 ε = R I + r I = Va b + r I
a b
V I r
ε
a
b
I
30. ASOCIACIÓN DE GENERADORES
Asociación en serie:
Asociación en paralelo de varios generadores con la
misma f.e.m:
eq i
i
1 1
ieq ir r
eq i
i
r r
eq
31. FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ DE UN RECEPTOR
No siempre toda la energía de la corriente se libera en
forma de calor; algunas veces, parte de la energía se
transforma en energía mecánica como en los motores,
o en energía química como en la electrólisis.
Se llama fuerza contraelectromotriz de un receptor
a la energía eléctrica transformada por unidad de
carga, sin contar la disipada por efecto Joule. Se
designa abreviadamente por f.c.e.m y se simboliza
por ε´. ε´= E útil/Q = P útil/I Pútil = ε´I
32. CIRCUITO FORMADO POR UN GENERADOR Y UN RECEPTOR
M
La potencia recibida por el receptor es la suma de la
útil y de la disipada por efector Joule:
Vd,b I = ε´I + r´I2 ε´ = Vd,b - r´ I
r´
, ' 'd bV I r
33. LEY DE OHM GENERALIZADA
La ley de Ohm se puede generalizar para circuitos lineales
(sin derivaciones) donde haya generadores, receptores y
asociaciones de resistencias muertas:
Generador disipada en el generador disipara en R disipada en el motor útilP P P P P
2 2 2
' 'I I r I R I r I
´'
'
i i
i
I I
R r r R
I
35. R en 4 min.
d) La diferencia de potencial entre los bornes del
generador y del motor.
e) ¿Qué intensidad pasa por el circuito si, solo un momento,
se sujeta el motor para que no gire?
Sol.: 1,5 A; 36 W y 8640 J; 4320 J; 21 V y 9 V; 2 A
Ej.9: En el circuito de la figura
= 24 V, ’ = 6 V, R = 8 . y r = r’ = 2.
Calcula:
a) La intensidad de corriente.
b) La potencia del generador y la
energía suministrada en 4 min.
c) El calor disipado en la resistencia
A
B
C
36. CURIOSIDADES
• Mira los datos del contador eléctrico de tu casa y calcula la potencia
eléctrica suministrada a tu domicilio.
• Compara la intensidad que circula por cada resistencia cuando dos
resistencias iguales están conectadas en serie con la que circula conectadas en
paralelo. ¿Está relacionado el resultado con las instalaciones eléctricas de
nuestros domicilios?
• Si en un conductor por el que pasa la corriente , se desprende calor, a causa
del efecto Joule, su temperatura se tendría que incrementar indefinidamente.
Sin embargo no sucede así, ¿por qué?
• ¿Qué pasaría en el interior de una bombilla de wolframio, si no se hiciera en su
interior el vacío o se introdujera un gas inerte como el argón a baja presión?
• ¿Por qué en la piel mojada una descarga de baja tensión puede resultar
peligrosa?
