Carga eléctrica y corriente

1. Carga eléctrica y
corriente.
1

3. corriente como movimiento de electrones en metales y movimiento de iones en electrolitos

4. + -
Hay una
transferen
cia de
energía del
potencial
eléctrico al
cinético.
Se aplica una
diferencia de potencial.
Los electrones sienten una
fuerza y comienzan a acelerar.
Sentido convencional de corriente y flujo real de electrones

5. La corriente convencional es la dirección acordada
en la que fluye una corriente. Es la dirección en la
que fluirían las partículas cargadas positivamente.
La carga de
un ión es
( ne).
Las
sustancias
iónicas
conducen si
están
fundidas o
en solución.

6. Semiconductors and holes (2mins
Se produce un ‘hueco' si
se libera un electrón.

7. La corriente es la relación del flujo de carga.(Q).
Q = carga en coulombs (C)
I = corriente (A)
t = tiempo (s)
Relación=tasa
t
Q
I
Δ
Δ

Corriente electrica como relación del flujo de carga = ΔQ /Δt

8. Ejercicio
Respuesta: B
Una corriente de 3.0 μA fluye a través de una
resistencia en 1,5 minutos.
¿Cuánta carga fluye a través de la resistencia?

9. Ejercicio
La corriente en una lámpara es de 6,2 A.
Calcule el número de electrones que pasan
por un punto de una lámpara en 2,0 minutos.
I =
Q
t
Número de electrons =
744
1.6  10−19
= 4.65  1021 = 𝟒. 𝟕  𝟏𝟎𝟐𝟏
𝐶𝑜𝑚𝑜 Q = I t
Q = 6.2  120 = 744 C Donde: Q = ±ne

10. El coulomb como unidad de carga
Un culombio (1C) es la cantidad de carga
transportada por una corriente constante de 1
amperio en un segundo.

11. Ley de conservación de la carga.
La cantidad total de carga en un sistema
permanece constante.
La carga elemental, e, es la carga de un protón (o
electrón) =1.6  10-19C
e- e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
La carga elemental tiene un valor de 1.6 × 10–19 C
Millikan (2mins)

12. La carga de cualquier objeto viene dada por:
Q = ±ne
Q = Carga en coulombs (C )
n = número de electrones o protones
e = carga elemental (1.6  10-19C)
Q = ±ne
Q = 2  1.6  10-19
= 3.2  10-19C
La carga neta de una partícula o un objeto está cuantificada y es múltiplo de e

13. 1.0 Entrando al nudo
Primera ley de Kirchhoff; conservación de carga
K1 se deriva de la ley de
conservación de la carga.
Primera ley (nudos) de Kirchhoff:
La corriente total que sale de un nudo es igual a la
corriente total que ingresa al nudo.

14. Ejercicio
7A

15. Ejercicio
3A

16. Ejercicio
Halla las corrientes I1, I2 y I3
51 mA 9 mA
29 mA

17. Ejercicio
Los electrones se mueven a lo largo de un tubo de
rayos catódicos de 0,25 m de largo con una
velocidad de 5 x 107 m/s. La corriente en el tubo
es de 1,5 mA. Calcule:
el número de electrones que llegan a la pantalla
cada segundo
I =
Q
t
=
ne
t
n =
It
e
=
5 x 107 x 1
1.6 x 10−19
= 9.4 x 1015

18. Pregunta 1
¿Cuáles son la unidad y el símbolo de la
carga?
R: Coulomb, i
B: amperio, Q
C: Coulomb, Q.
D: amperio, i
Respuesta : C

19. Pregunta 2
La corriente es igual a:
A: Tiempo ÷ carga
B: Carga x tiempo
C: culombio x tiempo
D: Carga ÷ tiempo
Respuesta: D

20. Pregunta 3
Un culomb que pasa por un punto en un
segundo es uno:
R: ohmios
B: amperio
C: carga
D: voltio
Respuesta: B

21. Pregunta 4
Se considera corriente al movimiento de:
R: electrones
B: carga
C: protones
D: núcleos
Respuesta: B

22. Pregunta 5
Los metales son buenos conductores porque:
A: tienen una gran cantidad de electrones de
valencia.
B: tienen más electrones que protones.
C: tienen una gran cantidad de electrones libres
D: tienen una estructura reticular
respuesta: C

23. Pregunta 6
Una carga de 1C es igual a:
A: 6.24 x 10-18 electrones
B: 1 Ampere
C: 6.24 x 1018 electrones
D: 1 segundo
Respuesta: C

24. Pregunta 7
Una corriente de 4A equivale a
A: 4C de carga por segundo
B: 4 electrones por segundo
C: 4J de energía por segundo
D: 4 protones por segundo
Respuesta: A

25. Pregunta 8
10A
6A
2A
?A
La corriente que falta es:
A: 2A saliendo del nudo
B: 14A entrando al nudo
C: 2A entrando al nudo
D: 6A saliendo del nudo
Respuesta: C

26. Pregunta 9
Si 40C de carga fluyen hacia un punto en
20s, la corriente es:
A: 0,5 A.
B: 800A
C: 2A
D: 0.2A
Respuesta: C

27. Pregunta 10
El tiempo necesario para que 2C de carga
fluyan hacia una calentador con una corriente
de 10A es:
A: 5s
B: 0,05s
C: 20 años
D: 0,2 s
Respuesta: D

28. Pregunta 11
Cuantos electrones pasan por un punto por
segundo si fluye una corriente de 2mA:
A: 2x10-3
B: 1.25
C: 1.25x1016
D: 500
Respuesta: C

29. Respuestas
1. C
2. D
3. B
4. B
5. C
6. C
7. A
8. C
9. D
10. C
11. C

30. Ejercicio
10 mA
5 mA
20 mA

31. Velocidad Media
de Deriva
2

32. Ejercicio
0 V
75V
mm
10
20
30
Cuando la corriente fluye durante 50
segundos, los iones se mueven una
distancia promedio de 6 mm.
Calcular:
(a) la velocidad del ión
(b) la carga que llega al electrodo
por segundo si la corriente es de
1,25 mA
(c) el número de iones que llegan al
electrodo positivo por segundo si
cada ion tuviera una carga doble.
How does electricity really flow (8mins)

33. a) v =
𝑠
t
=
6 x 10−3
50
= 1.2 x 10-4 𝐦/𝐬
b) Q = It = 1.2 x 10-4 x 1 = 1.2 x 10-3 𝑪
c) n =
Q
2e
=
1.2 x 10−3
2x 1.6 x 10−19
= 3.9 x 1015

34. velocidad media de deriva de los portadores de carga
+ -
Velocidad media de deriva.
La velocidad promedio de los electrones cuando se
mueven a través de una diferencia de potencial.
Símbolo:v
Unidades: m/s

35. velocidad media de deriva de los portadores de carga
Densidad numérica (carga) (n)
El número de portadores de cargas libres por metro
cúbico de un material.
Símbolo: n
Unidad: electrons/m3.
Tipo de material
Número de electrons
libres por m3 (n)
Conductor ~1  1029
Semiconductor ~1  1019
Aislante ~1  109

36. Densidad de carga, n
Tipo de material
Número de electrones
libres por m3 (n)
Conductor ~1  1029
Semiconductor ~1  1019
aislante ~1  109
Distinción entre conductores, semiconductores y aislantes en términos de densidad de carga

37. Velocidad de deriva- fórmula
I = corriente
L = longitude del cable
A = Área lateral de la sección
e = carga elemental
n = número densidad
v = velocitdad media de deriva
Anev, donde n es la densidad numérica de portadores de carga
I = Anev

38. Ejemplo
Un alambre de cobre tiene un diámetro de 0,80
mm y conduce una corriente de 1,0 A.
Calcule la velocidad media de deriva de los
portadores de carga. Da tu respuesta en mm/s.
La densidad numérica del cobre es
8,0  1028 elec/m3
d = 0.80  10–3 m
I = 1.0 A
n = 8.0  1028 elec/m3
e = 1.60  10–19 C

39. Radio, r = d/2
r = 0.5  0.8  10–3 m
= 4.0  10–4 m
A = π (4.0  10–4)2
= 5.0  10–7 m2
I = Anev v =
I
Ane
v =
1.0
5.0  10–7 8.0  1028  1.60  10–19
v = 1.6  10–4 m /s = 0.16 mm /s

40. Ejercicio
Las cargas eléctricas fluyen a través de un cable.
El área de la sección transversal se estrecha
desde 4 mm2 a 1 mm2 .
¿Cuál es la velocidad de deriva de los electrones
en la sección estrecha del alambre si su velocidad
es 0.08 m/s en la región más ancha?
¿Qué suposiciones haces?

41. = 0.32 m/s
Supuestos:
La densidad numérica, n, es la misma porque el
material no ha cambiado.
La carga elemental, e, no cambia.
Se aplica la primera ley de Kirchhoff.
Igrueso = Ifino
Agruesonevgrueso = Afinonevfino
Agruesovgrueso = Afinovfino
vfino =
Agruesovgrueso
Afino
vfino =
4  10–6  0.08
1  10–6

42. La velocidad de deriva media (~10-4 m/s) es mucho
menor que la velocidad promedio de los electrones
aleatorios(~106 m/s).
La velocidad de deriva aumenta si el área disminuye.

43. Resistencia
En la conducción de un metal, los electrones
fluyen alrededor de iones metálicos que vibran
provocando una corriente.
Hay colisiones entre iones y electrones que
reducen la conductividad del metal.
Esto se ve afectado por la temperatura.
Energía
eléctrica
transferida
La resistencia es
el obstáculo que
un material impide
el flujo de carga a
través de él.

44. Resistencia
En un circuito, los
electrones fluirán por
todos los caminos (primera
ley de Kirchhoff), pero
"preferirán el camino de
menor resistencia".
Todos los materiales
tienen resistencia.
La corriente del suministro
en el circuito que se
muestra es 4A. ¿Cuánta
corriente fluye a través de
cada resistencia?
10 resistencia : 1.6A
20 resistencia: 0.8A

45. Ejercicio
A
El amperímetro de abajo
marca 1 A. Todas las
resistencias tienen el mismo
valor. ¿Cuál es la corriente que
pasa por la resistencia negra?
El amperímetro A5
marca 3A. Todas las
resistencias tienen el
mismo valor. ¿Cuáles
son las lecturas de
los amperímetros A1
a A8?
2A
3A
6A
2A 2A
11A 11A
5A
1
2
3 4
5
6
7
8
11A

46. 3