teoria y ejercicios

1. Corriente eléctrica
GETTYS, W.E.; KILLER, F.J. Y SKOVE, M.J. "Física para ciencias e ingeniería",
Tomo II. Ed. McGraw-Hill. 2005.
SERWAY R. A. BEICHNER R. J. “Física para ciencias e ingeniería”. Tomo II,
quinta edición, Editorial Mc. Graw Hill. 2000
SEARS, F.W. ZEMANSKY, M. YOUNG, H. “Física Universitaria”. Vol 2, Ed.
Pearson Educacion. 2004.
Claudia González Cuervo. Ph.D

2. El flujo o movimiento de portadores de carga eléctrica por un conductor, que
generalmente es un alambre, pero bien podría ser un metal que tenga cualquier
forma, una lata, una moneda u otras formas. Incluso podría ser un no metal.
electrones y también los protones
Claudia González Cuervo. Ph.D
La rapidez con que fluye la carga eléctrica por la superficie de área A. es igual a la
cantidad de carga (Q) que pasa por el área A en un intervalo de tiempo t
t
Q
Iprom


 Corriente promedio
Si la rapidez varía con el tiempo, la corriente varía con el tiempo y la corriente instantánea
es el diferencial de la Iprom
dt
dQ
I 
Las unidades en el SI. son amperios (A)
Corriente eléctrica.

3. Claudia González Cuervo. Ph.D
Microscópicamente:
Consideremos un conductor de sección transversal A. el volumen de una sección del
conductor de largo x: V = Ax
n el número de portadores de carga móvil por unidad de
volumen, entonces: el # de portadores en la sección es nAx
Q = # de portadores en la sección por la carga de cada
portador = (nAx)q
x = distancia = Vdt
Vd = la rapidez como que se mueven portadores = rapidez de arrastre.
Cuando se aplica una V a través del conductor se
establece un campo eléctrico, el cual ejerce una fuerza
eléctrica los electrones produciendo una corriente.
Pero los electrones se mueven en zigzag y a pesar de los
choques los electrones se mueven lentamente a lo largo
del conductor ( dirección opuesta a E)

4. Claudia González Cuervo. Ph.D
Consideremos un conductor de área de sección transversal A que conduce una
corriente I, entonces la densidad de corriente J es:
d
d
nqv
A
Anqv
A
I
J 
La unidad en el SI de la densidad de corriente es:
A/m2
Resistencia y Ley de Ohm
J tiene la dirección de I, o sea la dirección del movimiento de los portadores de
carga positivo.
La densidad de corriente y el campo E se establecen en un conductor cuando se
mantiene una diferencia de potencial a través de un conductor.
Si J es constante, I también y en algunos materiales J  E entonces
donde  es la conductividad del conductor.
EJ 
l
V
E 
I
V
E
A
I
J   RII
A
l
V 
 A
l
R

donde:

5. Claudia González Cuervo. Ph.D


1
Como:  es la resistividad, la cual depende de las propiedades del material y de la temperatura.

6. Claudia González Cuervo. Ph.D
Resistencia y Temperatura
La resistividad en un material metal varía de manera lineal con la temperatura.
  00 1 TT  
0 es la resistividad del material a una temperatura de referencia T0 20ºC
= coeficiente de temperatura de resistividad
T





0
1
Como la resistencia es proporcional a la resistividad:
  00 1 TTRR  

7. Ejemplos:
1. Un alambre de cobre de calibre 12 en una construcción residencial común
tiene un área de sección transversal de 3,31 x 10-6 m2. si conduce una
corriente de 10A ¿cuál es la rapidez de arrastre de los electrones. Suponga
que cada átomo de cobre contribuye con un electrón libre a la corriente. (La
densidad del cobre es de 8,95 g/cm3 y la masa atómica es de 63,5 g.)
2. La cantidad de carga q ( en coulombs) que pasa por una superficie de
2,0cm2 de área varía con el tiempo de acuerdo con:
q = 4,0 t3 + 5,0t2 + 6,0, donde t está en segundos.
a) Cuál es la corriente instantánea que pasa a través de la superficie en t =
1,0s?
b) Cuál es el valor de la densidad de corriente?

8. Ejercicios:
1. Un alambre de aluminio con un diámetro de 0.10 mm tiene un campo eléctrico
uniforme con una magnitud de 0.20 V/m impuesto a lo largo de su longitud. La
temperatura del alambre es de 50.0ºC. suponga un electrón libre por átomo. (Suponga
que para este material se tiene: 5.6 x 10-8 .m y 4.5 x 10-3 ºC-1 , constantes a 20ºC)
a) Determine la resistividad
b) La densidad de corriente en el alambre
c) Corriente total en el alambre
d) Rapidez de arrastre de los electrones de conducción
e) Diferencia de potencial debe existir entre los extremos de un alambre de 2.0m de
longitud para producir la intensidad de campo eléctrico establecida.
2. Una bobina de alambre de nicromo mide 25.0 m de longitud. El alambre tiene un
diámetro de 0.4mm y está a 20.0ºC. Si el alambre porta una corriente de 0.50A.
(suponga que el nicromo tiene 1.50 x 10-6 .m y 0.4 x 10-3 ºC-1 , constantes a 20ºC)
cuales son:
a) La magnitud del campo eléctrico en el mismo
b) La potencia que se entrega
c) Si la temperatura se incrementa a 340ºC y la diferencia de potencial a través del
alambre permanece constante ¿cuál es la potencia entregada?

9. Fuerza Electromotriz (FEM):
- +
Resistor
Batería
 = fem
a b
+
r
d c
I
R
I
V
+
r R

a b c d

IR
Ir
 = IR + Ir
V = Vb – Va =  - Ir
 equivalente al voltaje en circuito abierto (voltaje
de las terminales cuando la corriente es cero)
𝐼 =
𝜀
𝑅 + 𝑟
I = I2R + I2r
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10. Combinación de resistencias
Serie
I misma
Paralelo:
v mismo
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11. Reglas de Kirchhoff
i. La suma de las corrientes que
entran a un nudo es igual a la suma
de las corrientes que salen del nudo
I1
I2
I3
Flujo de
entrada
Flujo de
salida
ii. La suma algebraica de los cambios de
potencial a través de los elementos de un
circuito cerrado es cero 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜
𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜
∆𝑉 = 0
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12. a b
a b

+a b
I
V = -IR

+a b
V = +IR
I
V = +
V = -
Reglas para determinar el
cambio de potencial a través
de un resistor y una batería.
Cada elemento del circuito
es recorrido de izquierda a
derecha.
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