El documento describe el potencial eléctrico y la corriente eléctrica. El potencial eléctrico en un punto es el trabajo requerido para mover una carga positiva desde un punto de referencia a ese punto, dividido por la carga. La corriente eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo a través de un circuito. Para que circule una corriente se necesita una fuente de fuerza electromotriz, un conductor y una carga o resistencia.

1. POTENCIAL ELECTRICO El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

2. Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es: De manera equivalente, el potencial eléctrico es: =

3. Diferencia de Potencial eléctrico Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

4. El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es:

5. Dos cargas en la misma posición tienen dos veces más energía potencial que una sola; tres cargas tendrán el triple de energía potencial; un grupo de diez cargas tendrán diez veces más energía potencial, y así sucesivamente.

6. Existe el potencial debido a una carga puntual la cual se representa: Donde: V: potencial eléctrico, Voltio q: carga eléctrica, Coulomb r: distancia entre la carga generadora del campo y el punto de estudio ϵ: constante de permitividad eléctrica del medio,

7. LA CORRIENTE ELÉCTRICA

8. La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

9. Requisitos para que circule la corriente eléctrica Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales: 1. Fuente de fuerza electromotriz (FEM). 2. Conductor. 3. Carga o resistencia conectada al circuito. 4. Sentido de circulación de la corriente eléctrica.

10. 1. FEM: Por ejemplo una batería o generador, capaz de poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circulo eléctrico. 2.Un camino para que los electrones vayan del polo – al polo + ininterrumpidamente, un ejemplo seria el cable metálico de cobre. 3. Un consumidor conectado al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica, por ejemplo un bombillo o cualquier aparato que funcione con corriente eléctrica.

11. Cuando la carga circula normalmente por un circuito es un “Circuito Eléctrico Cerrado” Y cuando la circulación de electrones se interrumpe tenemos un “Circuito Eléctrico Abierto”

12. Intensidad de la corriente eléctrica La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica depende del Voltaje (V) que se aplique y de la Resistencia (R) . Analogía hidráulica. El tubo del depósito "A", al tener un diámetro reducido, ofrece más resistencia a la salida del líquido que el tubo del tanque "B", que tiene mayor diámetro. Por tanto, el caudal o cantidad. de agua que sale por el tubo "B" será mayor que la que sale por el tubo "A".

13. La intensidad de la corriente eléctrica se designa con la letra (I) y su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI) es el ampere(llamado también “amperio”), que se identifica con la letra ( A ). Definición del ampereUn ampere ( 1 A ) se define como la corriente que produce una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una resistencia de un ohm ( 1 ).Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico,por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.

14. MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA O AMPERAJE

15. La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un miliamperímetro, conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir ampere se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de ampere se emplea el miliamperímetro. La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se puede medir por medio de un amperímetro conectado en serie con el circuito o mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de gancho. Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un multímetro que mida miliampere (mA).

16. Amperímetro de gancho Multímetro digital Multímetro analógico

17. El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la corriente que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la industria, o en las redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se emplean para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los circuitos electrónicos.

18. TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA Los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.

19. Gráfica de una corriente directa (C.D.) o continua (C.C.). Gráfica de la sinusoide que posee una corriente alterna (C.A.).

20. La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente . A la corriente directa (C.D.) también se le llama "corriente continua" (C.C.). La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es también la que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de que se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna.

21. El Sistema Internacional de Medidas (SI) estableció oficialmente como “ampere” el nombre para designar la unidad de medida del amperaje o intensidad de la corriente eléctrica, en algunos países de habla hispana se le continúa llamando “amperio”. El ampere recibe ese nombre en honor al físico y matemático francés André-Marie Ampere (1775 – 1836), quién demostró que la corriente eléctrica, al circular a través de un conductor, producía un campo magnético a su alrededor. Este físico formuló también la denominada “Ley de Ampere”.

22. LA FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) Es la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.

23. POTENCIAL ELÉCTRICO YLA CORRIENTE ELÉCTRICA

24. EJEMPLOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La energía potencial del sistema es igual al trabajo realizado en contra de las fuerzas eléctricas al mover la carga +q desde el infinito a ese punto.

25. EJEMPLOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Ejemplo: Una carga de +2 µC está separada 20 cm de otra carga de +4 µC. a) ¿Cuál es la energía potencial del sistema? B) ¿Cuál es el cambio de energía potencial si se mueve la carga de 2 µC a una distancia de 10 cm de la carga de +4 µC? Solución a) La energía potencial a 20 cm se encuentra a partir de la ecuación (32-5)

26. P.E= = (9X 10)^9 NXm^2/C^2)(4X10^-6C)(2X10^-9C)/ 0.2 m =36X10^-5 J

27. Solución B) La energía potencial a la distancia de 8 cm es P.M= kQq/ r =(9X10 ^9 NXm^2/C^2)(4X10^-6C)(2X10^-9C)/ 0-08m =90X 10^-5 J

29. Considérense los puntos A y B y una carga puntual q tal como muestra la figura. Según se muestra, apunta a la derecha y , que siempre está en la dirección del movimiento, apunta a la izquierda. Por consiguiente: Ahora bien, al moverse la carga una trayectoria dl hacia la izquierda, lo hace en la dirección de la r decreciente porque r se mide a partir de q como origen. Así pues: Por lo cual:

30. Combinando esta expresión con la de E para una carga punto se obtiene: Escogiendo el punto de referencia A en el infinito, esto es, haciendo que , considerando que en ese sitio y eliminando el subíndice B, se obtiene: