Este documento presenta información sobre la corriente eléctrica, incluyendo su definición como la tasa de flujo de carga a través de una sección transversal, la ley de Ohm que relaciona la corriente, voltaje y resistencia, y factores que afectan la resistencia como la longitud, área, temperatura y tipo de material. También cubre conceptos como la fuerza electromotriz, potencia eléctrica y los símbolos utilizados en circuitos eléctricos.

1. CICLO 2013-I Módulo:I
Unidad:IV Semana: 4
FISICA III
CARLOS LEVANO HUAMACCTO

2. CORRIENTE ELECTRICA

3. ORIENTACIONES
• Revisar el contenido teniendo en cuenta
La referencia bibliográfica propuesta para
esta semana.

4. CONTENIDOS TEMÁTICOS
• Corriente electrica
• Cooriente convencional
• Fuerza electromotriz
• Ley de ohm
• Leyes de Kirchhoff

5. Corriente eléctrica
La corriente eléctrica I es la tasa
del flujo de carga Q a través de + +Q
A
una sección transversal A en
una unidad de tiempo t. t
Alambr
Q 1C e
I= 1A= -
t 1s
Un ampere A es la carga que fluye a la tasa de un
Un ampere A es la carga que fluye a la tasa de un
coulomb por segundo. .
coulomb por segundo

6. Ejemplo 1. La corriente eléctrica en un alambre es
de 6 A. ¿Cuántos electrones fluyen a través de un
punto dado en un tiempo de 3 s?
q
I = ; q = It
t I=6A
q = (6 A)(3 s) = 18 C
Recuerde que: 1 e- = 1.6 x 10-19 C, luego convierta:
 1e- 
18 C = ( 18 C )  -19 
= 1,125 x 10 electrons
20
 1.6 x 10 C 
En 3 s: 1.12 x 1020 electrones

7. Corriente convencional
Imagine un capacitor cargado con Q = CV al que se permite
descargarse.
+ -
+ - Flujo de electrones: La dirección
+ - de e- que fluye de – a +.
Flujo de
e-
electrones + Corriente convencional: El movimiento
de +q de + a – tiene el mismo efecto.
Flujo convencional
Los campos eléctricos y el potencial se definen en
términos de +q, así que se supondrá corriente
convencional (incluso si el flujo de electrones
puede ser el flujo real).

8. Fuerza electromotriz
Una fuente de fuerza electromotriz (fem) es un
dispositivo que usa energía química, mecánica u otra
para proporcionar la diferencia de potencial necesaria
para corriente eléctrica.
Líneas de Batería Generador eólico
transmisión

9. Analogía de agua para FEM
Presión Constricción Presión Potencial Resistor Potencial
alta baja alto bajo
+ -
R
I Interruptor
Flujo Válvula
de agua E
Agua Bomba Fuente de
FEM
La fuente de fem (bomba) proporciona el voltaje
(presión) para forzar electrones (agua) a través de
una resistencia eléctrica (constricción estrecha).

10. Símbolos de circuito eléctrico
Con frecuencia, los circuitos eléctricos
contienen uno o más resistores agrupados y
unidos a una fuente de energía, como una
batería.
Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:
Tierra Batería Resistor
+ -
+ - + -
- + - + -

11. Resistencia eléctrica
Suponga que se aplica una diferencia de potencial constante
de 4 V a los extremos de barras geométricamente similares
de, por decir, acero, cobre y vidrio.
Acero Cobre Vidrio
Is Ic Ig
4V 4V 4V
La corriente en el vidrio es mucho menor para el
acero o el hierro, lo que sugiere una propiedad
de los materiales llamada resistencia eléctrica R.

12. Ley de Ohm
La ley de Ohm afirma que la corriente I a través de un
conductor dado es directamente proporcional a la
diferencia de potencial V entre sus puntos extremos.
Ley de Ohm = I ∝ V
La ley de Ohm permite definir la resistencia R y
escribir las siguientes formas de la ley:
V V
I= ; V = IR; R=
R I

13. Ejemplo 2. Cuando una batería de 3 V se
conecta a una luz, se observa una corriente
de 6 mA. ¿Cuál es la resistencia del filamento
de la luz?
V 3.0 V
R= =
I 0.006 A
R = 500 Ω
R = 500 Ω + -
R
La unidad SI para la I 6 mA
resistencia eléctrica es el V=3V
ohm, Ω:
1V Fuente de FEM
1Ω=
1A

14. Símbolos de circuito de laboratorio
A
+
V fem Reóstato
-
Voltímetro Fuente de Amperímetro Reóstato
FEM

15. Factores que afectan la resistencia
1. La longitud L del material. Los materiales más
largos tienen mayor resistencia.
L 2L
1Ω 2Ω
2. Elárea A de sección transversal del material. Las
áreas más grandes ofrecen MENOS resistencia.
2A
A
2Ω
1Ω

16. Factores que afectan R (Cont.)
3. Latemperatura T del material. Las temperaturas más
altas resultan en resistencias más altas.
R > Ro
Ro
4. El tipo del material. El hierro tiene más
resistencia eléctrica que un conductor de cobre
geométricamente similar.
Ri > Rc
Cobre Hierro

17. Resistividad de un material
La resistividad ρ es una propiedad de un material
que determina su resistencia eléctrica R.
Al recordar que R es directamente proporcional a
la longitud L e inversamente proporcional al área
A, se puede escribir:
L RA
R=ρ or ρ=
A L
La unidad de resistividad es el ohm-metro
(Ω•m)

18. Ejemplo 3. ¿Qué longitud L de alambre de cobre
se requiere para producir un resistor de 4 mΩ?
Suponga que el diámetro del alambre es 1 mm y
que la resistividad ρ del cobre es 1.72 x 10-8 Ω.m .
π D π (0.001 m)
2 2
A= = A = 7.85 x 10-7 m2
4 4
L RA (0.004 Ω )(7.85 x 10 m )
-7 2
R=ρ
A L= =
ρ 1.72 x 10-8Ωg m
La longitud requerida es:
L = 0.183 m

19. Coeficiente de temperatura
Para la mayoría de los materiales, la resistencia R
cambia en proporción a la resistencia inicial Ro y al
cambio en temperatura ∆t.
Cambio en ∆R = α R0 ∆t
resistencia:
El coeficiente de temperatura de la resistencia, α es el
cambio en resistencia por unidad de resistencia por
unidad de grado en cambio de temperatura.
∆R 1
α = ; Unidades :
R0 ∆t C°

20. Ejemplo 4. La resistencia de un alambre de cobre
es 4.00 mΩ a 200C. ¿Cuál será su resistencia si se
calienta a 800C? Suponga que α = 0.004 /Co.
Ro = 4.00 mΩ; ∆t = 80oC – 20oC = 60 Co
∆R = α R0 ∆t ; ∆R = (0.004 / C )(4 mΩ )(60 C )
0 0
∆R = 1.03 mΩ
∆R = 1.03 mΩ R = Ro + ∆R
R = 4.00 mΩ + 1.03 mΩ
R = 5.03 mΩ
R = 5.03 mΩ

21. Potencia eléctrica
La potencia eléctrica P es la tasa a la que se gasta la
energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.
Para cargar C: Trabajo = qV
V q
Trabajo qV q
P= = e I =
t t t
Sustituya q = It , entonces: I
V
VIt
P= P = VI
t

22. Cálculo de potencia
Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la
potencia eléctrica a partir de cualquier par de los
siguientes parámetros: corriente I, voltaje V y
resistencia R.
Ley de Ohm: V = IR
2
V
P = VI ; P = I R; P =
2
R

23. Ejemplo 5. Una herramienta se clasifica en 9 A cuando se
usa con un circuito que proporciona 120 V. ¿Qué potencia se
usa para operar esta herramienta?
P = VI = (120 V)(9 A) P = 1080 W
P = 1080 W
Ejemplo 6. Un calentador de 500 W extrae una
corriente de 10 A. ¿Cuál es la resistencia?
P 500 W R = 5.00 Ω
P = I R; R = 2 =
2 R = 5.00 Ω
I (10 A) 2

24. CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE
INVESTIGACIÓN SUGERIDAS
• Investigar los capacitores en la emisión de
las radio frecuencias.

25. GRACIAS