Formulario de Electricidad

1. Cliffor Jerry Herrera Castrillo
UNAN MANAGUA FAREM ESTELÍ
FORMULARIO DE ELECTRICIDAD

2. Tema 1: Formulario básico de Electricidad.
Encarnación Marín Caballero Página 1 de 4
Ley de Coulomb
2
2
1
d
Q
Q
K
F



F: fuerza de atracción y repulsión (Newtons, N).
Q1 y Q2: cargas eléctricas (culombios, C).
d: distancia entre las cargas (metros, m).
K: constante de proporcionalidad (N·m2
·C-2
, 2
2
C
m
N 
).
En el aire o en el vacío:
2
2
9
10
9
C
m
N
K



En cualquier otro medio:



4
1
K
ε: es permitividad o constante
dieléctrica del medio.
Intensidad de campo eléctrico
2
1
1
d
Q
K
E 


y 2
2
2
d
Q
K
E 


1

E y 2

E : intensidad de campo eléctrico (
C
N
).
Q1 y Q2: cargas eléctricas (culombios, C).
d: distancia entre las cargas (metros, m).
K: constante de proporcionalidad (N·m·C-2
, 2
C
m
N 
).
Circuito eléctrico
1 culombio = 6,3 · 1018
electrones
1 electrón tiene Q = -1,602 · 10-19
C

3. Tema 1: Formulario básico de Electricidad.
Encarnación Marín Caballero Página 2 de 4
Intensidad de corriente eléctrica
Tensión eléctrica, voltaje o
diferencia de potencial (ddp)
t
Q
I 
Q
E
V
V
V B
A 


I: intensidad de corriente (amperios, A).
Q: carga eléctrica (culombios, C).
t: tiempo (segundos, s).
VA: voltaje en el punto A (voltios, V).
VB: voltaje en el punto B (voltios, V).
E: energía (julios, J).
Q: carga eléctrica (culombios, C).
Resistencia de un conductor
S
L
R 
 
De esta fórmula se deduce:

S
R
L

 y

L
R
S


R: resistencia del conductor (ohmios, Ω).
ρ: coeficiente de resistividad a 20 C (Ω·mm2
/m,
m
mm2


).
L: longitud del conductor (m).
S: sección del conductor (mm2
). Se calcula como:
4
2
d
S



,
2
r
S 
 
d: diámetro del conductor (mm).
r: radio del conductor (mm).
Valores de la resistividad, a 20 C de temperatura, para diferentes materiales:

4. Tema 1: Formulario básico de Electricidad.
Encarnación Marín Caballero Página 3 de 4
En los conductores metálicos, la resistividad viene determinada por la expresión:
   
 
C
T
C
T 




  20
1
)
20
( 


T: temperatura (˚C).
ρ(T): resistividad eléctrica a una temperatura (Ω·m).
ρ(20˚C): coeficiente de resistividad a 20 C (Ω·m).
 : coeficiente de temperatura (˚C-1
). Representa el aumento de resistencia del
material en cuestión por cada grado que aumentamos la temperatura.
Valores de la resistividad y temperatura para diferentes materiales:
Otra forma de calcular la resistencia a una temperatura dada (R(T)) es conociendo
la temperatura de la resistencia en frío (R(20C)), la elevación de la temperatura (ΔT) y el
coeficiente de temperatura ( ) que será diferente para cada material.
     
T
R
R C
T 



  
1
20
ΔT = T – 20 ˚C
Si la resistencia no está a temperatura ambiente (20 C) sino a otra (T1) y se
quiere elevar la temperatura (T2), entonces las fórmulas serían:
 
T
R
R T
T 



 
1
1
2
ΔT = T2 – T1

5. Tema 1: Formulario básico de Electricidad.
Encarnación Marín Caballero Página 4 de 4
Ley de Ohm
R
V
I 
R: resistencia (ohmios, Ω).
V: tensión eléctrica (voltios, V).
I: intensidad (amperios, A).
De esta fórmula se deduce: R
I
V 
 y
I
V
R 
Ley de Watt
I
V
P 

P: potencia (vatios, W).
V: tensión (voltios, V).
I: intensidad (amperios, A).
Fórmulas
Energía eléctrica Ley de Joule
t
P
E 

E: energía (julios, J).
P: potencia (vatios, V).
t: tiempo (segundos, s).
E
H 
 24
,
0
H: calor generado (calorías).
E: energía (julios, J).
t
R
I
H 


 2
24
,
0
E = W·s = Julios E = KW·h = kilovatios · hora
I: intensidad (A)
V: tensión o voltaje (V)
P: potencia (W)
R: resistencia (Ω)

6. Capacitancia y dieléctricos
La capacitancia eléctrica (C)
𝐶 =
𝑞
𝑉
Donde
𝐶= Capacitancia (Faradios) , 𝑞= La carga eléctrica (Coulomb) y 𝑉 el potencial eléctrico
(Volt)
El momento de dipolo eléctrico
𝑝 = 2𝑎𝑞
Donde 2a es la distancia entre las cargas q y –q. La dirección del vector momento de
dipolo eléctrico es desde la carga negativa hacia la carga positiva.
Cálculo de capacitancias a partir de un capacitor
Capacitor de placas paralelas
(a) capacitor de placas planas; (b) campo eléctrico en el interior de un capacitor
plano

7. La capacidad del capacitor de placas planas será
𝐶 =
𝑞
∆𝑉
=
𝑞
(
𝜎
𝜀0
) 𝑑
=
𝜎𝐴
(
𝜎
𝜀0
) 𝑑
Capacidad de un condensador plano depende solamente de los factores geométrico A
y d
𝐶 =
𝜀0𝐴
𝑑
Capacitor cilíndrico
(a) capacitor cilíndrico; (b) campo eléctrico en el interior de un capacitor
cilíndrico
La capacidad de un condensador cilíndrico depende solamente de los factores
geométrico L y a y b y depende del medio en el cual se encuentran las placas 𝜀0

8. Capacitor esférico
(a) capacitor esférico; (b) campo eléctrico en el interior de un capacitor
esférico
La diferencia de potencial entre las placas es
La capacidad del capacitor de placas planas será
La capacidad de un condensador cilíndrico depende solamente de los factores
geométricos vía los radios de los conductores y depende del medio en el cual se
encuentran las placas 𝜀0

9. Un conductor aislado (con el segundo conductor en el infinito) también tiene una
capacitancia- Es decir en el límite donde 𝑟𝑏 → ∞
Así, para un conductor esférico aislado de radio R, la capacitancia es
𝐶 = 4𝜋𝜀0𝑅
Capacitores En Circuitos Eléctricos
Capacitores en serie
Capacitores en paralelo
Conexión mixta

10. Capacitores conectados en Puente de Wheatstone
(a) Red de capacitores en puente de Whetastone; (b) reducción de capacitores
de triángulo a estrella

11. Energía Almacenada En Un Capacitor
Densidad de energía del campo eléctrico
Aun cuando la ecuación ha sido deducida para un capacitor de placas planas paralelas,
dicha ecuación es aplicable a cualquier tipo de capacitor
Energía potencial electrostática total contenida en cualquier campo eléctrico

12. Dieléctricos
Capacitores Con Un Dieléctrico Entre Sus Placas
Donde Ke es la denominada
constante dieléctrica y C0 es la
capacitancia en ausencia del
dieléctrico.
(a) Capacitor de placas planas cargado sin dieléctrico conectado a un
electrómetro, (b) capacitor con dieléctrico conectado a un electrómetro
Valores de constantes y rigideces dieléctricas de algunos materiales

13. Bases Físicas De 𝜿
Vector Polarización (𝑷
⃗⃗ )
Ley de Gauss para dieléctricos

14. Desplazamiento eléctrico (𝑫
⃗⃗ )
CONCEPTOS Y PRINCIPIOS