ESTRUCTURA ELECTRICA DE LA MATERIA
La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos.
Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y la periferia.
1- En el núcleo del átomo se encuentran
- Los protones con carga eléctrica positiva, y
- Los neutrones que como
su nombre insinúa, no tienen carga eléctrica o son neutros.
2- El la periferia se encuentran
- Los electrones con carga eléctrica negativa.
El átomo de Bohr
El físico danés Niels Bohr, creo el modelo (después llamado modelo de Bohr)
donde se nuestra la estructura del átomo.
En el átomo el número de electrones es igual al número de protones por lo que
se dice que el átomo es eléctricamente neutro.
# de protones = # de electrones
Hay algunos electrones que se encuentran en las órbitas más alejadas del núcleo, por lo que
podrían liberarse fácilmente. Estos electrones son los llamados electrones de valencia.
Ejemplos
Conductores: Oro, plata, aluminio, cobre, etc.
Aisladores o aislantes: cerámica, vidrio, madera, papel, etc.
Cuando a un átomo de cualquier materia le falta un electrón o más se le llama:
Ión positivo
Cuando a un átomo de cualquier materia le sobra un electrón o más se le llama:
Ión negativo
Electricidad
La electricidad es la acumulación o movimiento de electrones que han sido
sacados de sus órbitas (ver párrafo anterior).Estos electrones son los llamados
electrones libres, que al ser sacados de sus órbitas dentro del átomo se mueven
con facilidad por la materia. A esto se le
llamacorriente eléctrica.
BIBLIOGRAFIA
https://www.unicrom.com/Tut_estructura_materia_y_electricidad.asp
ESTRUCTURA ELECTRICA DE LA MATERIA:
En Física, la materia es aquello de lo que están hechos los objetos que
constituyen el Universo observable. Si bien durante un tiempo se consideraba
que la materia tenía dos propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un
lugar en el espacio y que tiene masa, en el contexto de la física moderna se
entiende por materia cualquier campo, entidad o discontinuidad que se propaga a
través del espacio-tiempo a una velocidad inferior a la de la velocidad de la
luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas
de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de
materia tienen masa.
La materia másica se organiza jerárquicamente en varios niveles. El nivel más complejo es la agrupación en moléculas y éstas a su
vez son agrupaciones de átomos. Los constituyentes de los átomos, que
sería el siguiente nivel son
 Electrones: partículas eptónicas con carga eléctrica negativa.
 Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva.
 Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento
magnético).
A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas
subatómicas que acaban finalmente en los constituyentes últimos de la materia.
Así por ejemplo virtualmente los bariones del núcleo
(protones y neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado
por piones piones (bosones de espín cero). E igualmente
losprotones y neutrones, sabemos que no son partículas elementales, sino que
tienen constituyentes de menor nivel que llamamos quarks (que a su vez se
mantienen unidos mediante el intercambio de gluones virtuales).
La materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema
solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido,
gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se
encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento,
el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el
influjo de otras interacciones físicas. Debido a este
movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también
tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado
físico de una sustancia puede ser
 Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.
 Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.
 Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.
La manera más adecuada de definir materia es describiendo sus cualidades: a)Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en el
espacio. b)Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia
que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento. c)La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que
consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque
estén separados por grandes distancias.
BIBLIOGRAFIA:https://es.books.org/F%C3%ADsica/Estructura_de_la_materia
ESTRUCTURA ELECTRICA DE LA MATERIA
La naturaleza de la materia y la forma en que los elementos se combinaban,
sugería la existencia de un límite a lo que un elemento podía subdividirse.
Ahora sabemos que al dividir una muestra de cobre en trozos cada vez más
pequeños, finalmente se encuentra una unidad básica que no puede ser dividida
sin cambiar la naturaleza del elemento. Esta
unidad básica se llama Átomo. Un átomo es la
partícula más pequeña que puede existir de un elemento conservando las
propiedades de dicho elemento.
Átomos y Moléculas
Aproximadamente 400 a.C., el filósofo griego Demócrito sugirió que toda la
materia estaba formada por partículas minúsculas, discretas e indivisibles, a
las cuáles llamó átomos. Sus ideas fueron rechazadas durante
2000 años, pero a finales del
siglo dieciocho comenzaron a ser aceptadas.
En la época de Dalton
se conocían la Ley de la Conservación de la Materia y la Ley de las
Proporciones Definidas, las cuales fueron la base de su teoría atómica. Dalton consideró que los átomos eran esferas sólidas e indivisibles, idea
que en la actualidad se rechaza, pero demostró puntos de vista importantes
acerca de la naturaleza de la materia y sus interacciones.
Partículas Fundamentales
Las partículas fundamentales de un átomo son los bloques constituyentes básicos
de cualquier átomo. El átomo, y por tanto toda la materia está formado
principalmente por tres partículas fundamentales: electrones, neutrones y
protones. El conocimiento de la naturaleza yla forma en que
funcionan es fundamental para comprender las interacciones químicas.
La masa del electrón
es muy pequeña en comparación con la masa del
protón o del
neutrón. La carga del
protón es de magnitud igual pero de signo opuesto a la carga del electrón. Procederemos a estudiar estas partículas con mayor detalle.
El electrón, comúnmente representado como e− es una partícula
subatómica. En un átomo los electrones rodean el
núcleo, compuesto de protones y neutrones. Los electrones
tienen la carga eléctrica más pequeña, y su movimiento genera corriente
eléctrica. Dado que los electrones de las capas más externas de un átomo definen las atracciones con otros átomos, estas
partículas juegan un papel primordial en la química.
Historia y descubrimiento del
electrón
La existencia del electrón fue postulada por
G. Johnstone Stoney, como
una unidad de carga en el campo de la electroquímica.
Los electrones y la práctica
Propiedades y comportamiento de los electrones
El electrón tiene una carga eléctrica negativa de −1.6 × 10−19
culombios y una masa de 9.10 × 10−31 kg (0.51 MeV/c2), que es
aproximadamente 1800 veces menor que la masa del protón. El electrón tiene un spin 1/2, lo que implica que es un fermión, es decir, que
se le puede aplicar la estadística de Fermi-Dirac.
Aunque la mayoría de los electrones se encuentran formando parte de los átomos,
los hay que se desplazan independientemente por la materia o juntos formando un haz de electrones en el vacío. En
algunos superconductores los electronesse mueven en pareja.
Cuando los electrones que no forman parte de la estructura del átomo se
desplazan y hay un flujo neto de ellos en una dirección, este flujo se llama
corriente eléctrica. La electricidad estática no es un
flujo de electrones. Es más correcto definirla como 'carga
estática', y está causada por un cuerpo cuyos átomos tienen más o menos
electrones de los necesarios para equilibrar las cargas positivas de los
núcleos de sus átomos. Cuando hay un exceso de
electrones, se dice que el cuerpo está cargado negativamente. Cuando hay menos
electrones que protones el cuerpo está cargado positivamente.
Si el número total de protones y electrones es equivalente, el cuerpo está en un estado eléctricamente neutro. Los electrones y los
positrones pueden aniquilarse mutuamente produciendo un
fotón. De manera inversa, un fotón de alta energía
puede transformarse en un electrón y un positrón.
El electrón es una partícula elemental, lo que significa que no tiene una
subestructura (al menos los experimentos no la han
podido encontrar). Por ello suele representarse como un punto, es
decir, sin extensión espacial.
Sin embargo, en las cercanías de un electron pueden
medirse variaciones en su masa y su carga. Esto es un
efecto común a todas las partículas elementales: la partícula influye en las
fluctuaciones del vacío en su vecindad, de
forma que las propiedades observadas desde mayor distancia son la suma de las
propiedades de la partícula más las causadas por el efecto del vacío que la rodea.
El Protón:Partícula nuclear con carga positiva igual
en magnitud a la carga negativa del
electrón; junto con el neutrón, está presente en todos los núcleos atómicos. Al protón y al neutrón se les denomina también nucleones. El
núcleo del
atómo de hidrógeno está formado por un único protón. La masa de un protón es de
1 × 10-27 kg, aproximadamente 1.836 veces la del electrón. Por tanto,
la masa de un átomo está concentrada casi
exclusivamente en su núcleo. El protón tiene un
momento angular intrínseco, o espín, y por tanto un momento magnético. Por otra parte, el protón cumple el principio de exclusión.
El número atómico de un elemento indica el número de
protones de su núcleo, y determina de qué elemento se trata. En física nuclear,
el protón se emplea como
proyectil en grandes aceleradores para bombardear núcleos con el fin de
producir partículas fundamentales. Como ion del
hidrógeno, el protón desempeña un papel importante en la química.
El Neutrón:
El Neutrón es una partícula eléctricamente neutra, de masa 1.838,4 veces mayor
que la del electrón y 1,00014 veces la del protón; juntamente con los protones,
los neutrones son los constitutivos fundamentales del núcleo atómico y se les
considera como dos formas de una misma partícula: el nucleón.
La existencia de los neutrones fue descubierta en 1932 por Chadwick; estudiando
la radiación emitida por el berilio bombardeado con partículas, demostró que
estaba formada por partículas neutras de gran poder de penetración, las cuales
tenían una masa algo superior ala del protón.
El número de neutrones en un núcleo estable es constante, pero un neutrón
libre, en decir, fuera del núcleo, se desintegra con una vida media de unos
1000 segundos, dando lugar a un protón, un electrón y un neutrino.
En un núcleo estable, por el contrario, el electrón
emitido no tiene la energía suficiente para vencer la atracción coulombiana del núcleo y los
neutrones no se desintegran. La fuente de neutrones de mayor intensidad
disponible hoy día es el reactor nuclear. El proceso fundamental que conduce a
laproducción de energía nuclear es la fisión de un
núcleo de uranio originado por un neutrón: en la fisión el núcleo se escinde en
dos partes y alrededor de tres neutrones por término medio (neutrones rápidos);
los fragmentos resultantes de la escisión emiten, además otros neutrones.
Los neutrones como
todas las radiaciones, producen daños directos, provocando reacciones nucleares
y químicas en los materiales alcanzados. Una particularidad
de los neutrones es la de producir en los materiales irradiados sustancias radioactivas
de vida media muy larga. De ahí que los daños más graves producidos por
las explosiones nucleares sean los provocados por
neutrones en cuanto que las sustancias transformadas en radiactivas por
suacción pueden ser asimiladas por organismos vivientes; pasado cierto tiempo,
estas sustancias se desintegran y provocan en el organismo trastornos directos
y mutaciones genéticas.
Bibliografía:
Titulo: Revista: Investigación y Ciencias. Autor: Jean Michael.Editorial:
Kierlik – Julio 2002 Paginas: 200-206.
ESTRUCTURA ELECTRICA DE LA MATERIA:
Hacia el año 600 AC, el filósofo griego Tales de Mileto observó que frotando
una varilla de ámbar con una piel o con lana, se podía crear pequeñas cargas,
que atraían pequeños objetos. También habían observado que si
la frotaban mucho tiempo podían causar la aparición de una chispa. Los
griegos denominaron a este fenómeno electricidad.
La materia por defecto es eléctricamente neutra. Un
cuerpo se encuentra cargado cuando ha perdido o ganado electrones, de manera
que algunos átomos ya no tienen el mismo número de electrones que de protones y
por tanto se denominan iones. Un átomo se cargará
positivamente si pierde electrones y se cargará negativamente si gana
electrones.
Las cargas eléctricas se detectan mediante un electroscopio
o péndulo eléctrico. La carga eléctrica o cantidad de energía, Q, es una
magnitud que se puede medir. Por definición, los electrones tienen carga -1,
también notada -e. Los protones tienen la carga opuesta, +1 o +e. En el Sistema
Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio
(símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1
segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amperio, y se corresponde con la
carga de 6,25 × 1018 electrones aproximadamente. Por tanto, la carga de un
electrón equivale a 1,6 x 10-9 C.
Métodos de electrización
Cargar o electrizar un cuerpo consiste en conseguir que el número de
electronesde algunos de sus átomos no sea igual al número de protones.
Existen dos métodos fundamentales para cargar un
cuerpo: por contacto y por inducción o frotamiento.
Para el estudio de la electrización se emplean dos instrumentos muy
útiles, el péndulo eléctrico y el electroscopio.
Bibliografía:
Titulo: Física, Curso Elemental.
Autor: Alonso Marcelo. Editorial: Maurer – Junio 2000 Pagina: 190-205.
ESTRUCTURA ELECTRICA DE LA MATERIA
La materia es todo aquello que tiene masa y que, por lo tanto, ocupa un
volumen.
El núcleo : es la parte central del átomo y ocupa una parte muy pequeña. En su interior se encuentran los protones y los neutrones.
La corteza : es la parte exterior del átomo y ocupa la mayor parte de su
volumen. En esta parte están los electrones que se mueven a una gran velocidad
alrededor del
núcleo.
Estructura de la materia
La carga eléctrica
Los protones (partículas que forman parte del
núcleo del átomo) y electrones (que rodean el
núcleo del
átomo) crean fuerzas de atracción y de repulsión debido a que estas partículas
atómicas tienen una carga eléctrica. La carga de un
protón es la misma que la de un electrón, con la diferencia de que la carga de
protones es positiva y la de los electrones negativa. Así se puede establecer
una ley muy sencilla que explica las fuerzas de atracción y repulsión entre
partículas: las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se
repelen. En cambio, los neutrones, no tienen carga ni
positiva ninegativa, por lo tanto no son atraídas ni repelidas por los protones
ni los electrones. La carga eléctrica es una propiedad general de la materia
que se puede medir, su unidad es el Coulomb (C).
Masa (Kg) Carga (C
Protón (p) 1,6725 • 10-27 1,6 • 10 -19
Neutrón (n) 1,6748 • 10-27 -
Electrón (e) 9,1095 • 10-31 1,6 • 10 -19
Pérdida o ganancia de electrones:
Hay que destacar que la carga eléctrica de un átomo es nula porque al tener el
mismo número de protones que de electrones tienen el mismo número de cargas
positivas que negativas. Hay, sin embargo, excepciones que hay que tener en
cuenta
En algunas situaciones los átomos pueden perder o ganar electrones y quedar
cargados, estos átomos se llaman iones
Cuando un átomo pierde uno o diversos electrones queda cargado positivamente y
recibe el nombre de catión, de forma contraria, cuando un átomo gana uno o
varios electrones queda cargado negativamente recibiendo el nombre de anión .
Materiales conductores y materiales aislantes
En la materia hay electrones que se pueden mover, pero no se mueven de la misma
manera por todos los materiales:
Materiales conductores : son los que tienen electrones que se pueden mover con
facilidad por su interior. En general, todos los metales son
buenos conductores.
Materiales aislantes : son los que tienen los
electrones muy ligados al átomo al que pertenecen, de manera que no se pueden
mover con facilidad. Algunos ejemplos aislantes son lamadera, la resina, el cristal, etc.
La corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones por un conductor.
Este movimiento de electrones se puede comparar con el agua del río, y de la
misma manera que podemos medir el caudal de un río en un punto podemos medir la
intensidad de la corriente eléctrica.
Se llama intensidad de corriente
(I) a la cantidad de carga (q) que pasa por un punto de un conductor cada
segundo (s). I se puede calcular como I = q / s. I se mide en
Amperios (A
Las condiciones que hacen que los electrones circulen las crea un aparato
llamado generador eléctrico. A la vez que, para que los electrones fluyan por
un circuito es necesario que entre los extremos de este haya una diferencia
potencial, que también se llama tensión o voltaje y que se mide en voltios (V)
Tipos de corriente eléctrica:
La corriente eléctrica es un movimiento de electrones (cargas negativas) que va
desde un polo positivo del generador (lugar de salida de los electrones) hasta
el polo negativo (lugar donde vuelven los electrones)
Corriente continuo : este tipo de corriente se caracteriza porque los
electrones se mueven continuamente por el hilo conductor del polo positivo al
polo negativo del generador. Por ejemplo, una pila.
Corriente alterno : su característica principal es que
los polos del
generador cambian de negativo a positivo varia veces por segundo. Este tipo de
corriente se produce utilizando alternadores.
Bibliografía:
Titulo: Cuestiones deFísica.
Autor: Aguilar Jsement Editorial: Sabato – mayo 1994 Pagina: 300-310.
UNIDADES DE
CARGA ELÉCTRICA
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se
denomina columbio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga
que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo,
cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga
de 6,241 509 × 1018 electrones aproximadamente.
El columbio o coulomb (símbolo C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de
la magnitud física cantidad de electricidad(carga
eléctrica). Nombrada en honor del físico francés
Charles-Augustin de Coulomb.
Se define como
la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio
de intensidad de corriente eléctrica.
El culombio puede ser negativo o positivo. El culombio
negativo equivale a 6,241 509×1018 veces la carga de un
electrón. El culombio positivo se obtiene de tener un
defecto de electrones alrededor a 6,241 509×1018, o una acumulación equivalente
de cargas positivas.
También puede expresarse en términos de capacidad y voltaje, según la relación
Obtenida directamente de la definición de Faradio.
El amperio o ampere (símbolo A), es la unidad de intensidad
de corriente eléctrica. Forma parte de las unidades
básicas en el Sistema Internacional de Unidades y fue nombrado en honor de
André-Marie Ampère. El amperio es la intensidad de una corriente
constante que manteniéndose en dos conductoresparalelos, rectilíneos, de
longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia
de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10-7
newton por metro de longitud.
El amperio es una unidad básica, junto con el metro, el segundo, y el kilogramo es definido sin referencia a la cantidad de carga
eléctrica. La unidad de carga, el culombio, es definido, como una unidad
derivada, es la cantidad de carga desplazada por una corriente de un amperio en
el tiempo de unsegundo.
Como resultado, las corrientes
eléctricas también son el tiempo promedio de cambio o desplazamiento de cargas
eléctricas. Un amperio representa el promedio de un
culombio de carga por segundo.
BIBLIGRAFIA
https://.es/Carga_el%C3%A9ctrica#Unidades
UNIDADES DE CARGA ELECTRICA:
Las unidades de la electricidad definidas por el Sistema Internacional para las
magnitudes relacionadas por la ley de Ohm son: el voltio para la tensión; el
amperio para la intensidad; y el ohmio para la resistencia.
El voltio es la unidad del SI para el potencial
eléctrico, la fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su
nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la primera batería
química. Es representado simbólicamente por la letra V. Se define como
la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con
una intensidad de un amperio consume un vatio de potencia.
El amperio es la unidad del SI para la intensidad de
corriente eléctrica. Fue nombrado en honor deAndré-Marie Ampère. Un amperio es
la intensidad de corriente que, al circular por dos conductores paralelos,
rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y separados
entre sí en el vacío a lo largo de una distancia de un metro, produce una
fuerza entre los conductores de 2•10-7 newton por cada metro de conductor;
también se puede conceptualizar como el paso de un Columbio (6.28 x 1016
electrones) en un segundo a través de un conductor. Se representa con la letra
A.
El ohmio es la unidad del
SI para la resistencia
eléctrica. Se representa con la letra griega Ω. Su nombre deriva del apellido del
físico Georg Simon Ohm, que definió la ley del mismo nombre. Un ohmio es la resistencia
eléctrica que presenta una columna de mercurio de 106,3 cm de altura y 1 mm2 de
sección transversal, a una temperatura de 0 °C.
.
BIBLIOGRAFIA
https://enciclopedia.org/Unidades_el%C3%A9ctricas
UNIDADES DE CARGA ELÉCTRICA:
CONCEPTO Y UNIDADES DE CARGA ELECTRICA
Se ha visto que existen en la Naturaleza dos tipos de cargas, positiva y
negativa, y que la cantidad más pequeña de carga es el electrón (misma carga
que el protón, pero de signo contrario). También se ha visto
que existe una fuerza entre las cargas.
Pues bien, teniendo en cuenta esto, se puede definir la unidad de carga eléctrica
en dos sentidos: el natural y el práctico.
La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es:
La menor cantidad de carga eléctrica que puede existir.
Como esta unidad esextremadamente pequeña para aplicaciones prácticas y para
evitar el tener que hablar de cargas del orden de billones o trillones de
unidades de carga, se ha definido en el Sistema Internacional de Unidades el
culombio:
Un Culombio es la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre
otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9 x 109 Nw.*
* Recordar que la fuerza de 1 Kg es igual a 9,8 Nw
Así pues de esta definición resulta ser que :
1 Culombio = 6,23 x 1018 electrones
Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por ser
demasiado grande, se utilizan también sus divisores:
1 miliculombio = la milésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000 mCul
1 microculombio = la millonésima parte del culombio.
BIBLIOGRAFIA
Bibliografía:
Titulo: Física.
Autor: Carlos Morelos Editorial: Saber-d – mayo 1995 Pagina: 309-310.
UNIDADES DE
CARGA ELECTRICA
Unidades eléctricas de intensidad, tensión y resistencia
Corriente eléctrica, es el movimiento o paso de electricidad a lo largo del circuito eléctrico
desde el generador de electricidad hasta el aparato donde se va a utilizar, que
llamaremos receptor, a través de los conductores.
Para que se origine la corriente eléctrica es necesario que en el generador se
produzca una fuerza electromotriz que cree una
diferencia de potencial entre los terminales o polos del generador.
A esta diferencia de potencial se le llama tensión o
voltaje y se mide en VOLTIOS (V).
La cantidad de electricidadque pasa por un conductor
en un segundo se llama intensidad de la corriente y se mide en AMPERIOS (A).
La dificultad que ofrece el conductor al paso de una corriente eléctrica se
llama resistencia
eléctrica y se mide en OHMIOS (W).
Así pues, tras definir estas magnitudes podemos relacionarlas por medio de la
llamada LEY DE OHM, que nos dice que la intensidad es directamente proporcional
a la tensión o voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. Es decir
que la intensidad crece cuando aumenta la tensión y disminuye cuando crece la resistencia.
Sus unidades serán:
1 Amperio = 1 Voltio / 1 Ohmio
1 Voltio = 1 Amperio * 1 Ohmio
1 Ohmio = 1 Voltio / 1 Amperio
La unidad de intensidad es el Amperio (A), nombre dado en honor del físico
francés Ampere, como en electrónica esta es una unidad muy grande para las
corrientes que normalmente se controlan, definiremos sus submúltiplos mas
empleados:
1 MILIAMPERIO = 10-3 Amperios
1 MICROAMPERIO = 10-6 Amperios
1 A = 1.000 mA = 1.000.000 uA
La unidad que nos mide la diferencia de potencial o tensión es el VOLTIO (V)
llamado así en honor al físico italiano Volta, que descubrió la pila eléctrica.
Para grandes potenciales se emplea el KILOVOLTIO y en los pequeños el
MILIVOLTIO.
1 KILOVOLTIO = 103 Voltios
1 MILIVOLTIO = 10-3 Voltios
1 V = 0.001 KV = 1.000 mV
La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el OHMIO (W), nombre dado en
honor del físico alemán Ohm. Al ser una pequeña cantidad se emplean sus
múltiplos
1 KILOOHMIO = 103 Ohmios
1MEGAOHMIO = 106 Ohmios
1 OHMIO = 0.001 K = 0.000001 M
Unidades eléctricas de potencia
La electricidad puede producir energía de diferentes tipos, siendo la cantidad
que produce por unidad de tiempo, que suele ser el segundo, lo que se llama
potencia.
La unidad fundamental que mide la potencia desarrollada por un
elemento es el VATIO (W).
El vatio (W) es la potencia que consume un elemento al
que se le ha aplicado una tensión de un voltio y circula por el una intensidad
de un amperio.
W = A * V y W = E * I
A = Amperios
V = Voltios
Como múltiplo mas usual se emplea el
1 KILOVATIO = 103 VATIOS
Como submúltiplo se utiliza el:
1 MILIVATIO = 10-3 VATIOS
Por lo tanto:
1 W = 1.000 mW = 0.001 Kw
Unidades eléctricas de capacidad e inducción
Unidades de capacidad
Un condensador es el conjunto formado por dos placas metálicas paralelas
(armaduras) separadas entre si por una sustancia aislante (dieléctrico).
Aplicando una tensión a las placas del condensador, esta hará pasar
los electrones de una armadura a otra, cargando el condensador.
La relación entre la carga eléctrica que adquieren las armaduras del
condensador y el voltaje aplicado se denomina capacidad.
CAPACIDAD = CARGA / VOLTAJE
Siendo sus unidades
Q = Culombios (1 Culombio = 1 Amperio / 1 Segundo)
V = Voltios
C = Faradios (F), siendo esta la unidad fundamental de capacidad.
Por ser muy grande esta unidad para las capacidades normales empleadas se
utilizan sus submúltiplos
1 MICROFARADIO = 10-6 FARADIOS
1 NANOFARADIO = 10-9 FARADIOS1 PICOFARADIO = 10-12 FARADIOS
Bibliografía:
Titulo: Física Aplicada.
Autor: Gonzalo Iturbide Editorial: Press – mayo 1999 Pagina: 899-903.
UNIDADES DE
CARGA ELECTRICA
Unidad de medida de la corriente eléctrica, es la cantidad de carga que circula
por un conductor por unidad de tiempo I = Q/t
Es la corriente eléctrica (I) que produce una fuerza de 2 x 10-7newton por
metro entre dos conductores paralelos separados por 1 metro. 1 A = 1 Coulombio
/ segundo. 1 A = 1000 mA (miliamperio).
Coulomb [coulombio] (C
Unidad de medición de la carga eléctrica. Carga Q que pasa por un punto en un segundo cuando la corriente es de 1 amperio.
1 Coulomb = 6.28x1018 electrones.
Joule [julio] (J
Es el trabajo (W) hecho por la fuerza de un Newton actuando sobre la distancia de 1
metro.
Watt [Vatio] (W
Unidad de la potencia. Potencia (P) requerida para realizar un
trabajo a razón de 1 julio (joule) por segundo.
Farad [Faradio] (F
Unidad de medida de los capacitores / condensadores.
Es la capacitancia (C) en donde la carga de 1 coulombio produce una diferencia
de potencial de 1 voltio.
Henry [henrio] (H
Unidad de medida de los inductores/ bobinas.
Es la inductancia (L) en que 1 voltio es inducido por un
cambio de corriente de 1 amperio por segundo.
Ohm [ohmio] (Ω
Unidad de medición de la resistencia
eléctrica, representada por la letra griega (Ω)omega.
Es la resistencia
que produce una tensión de 1 voltio cuando es atravesada por unacorriente de 1
amperio.
Bibliografía:
Titulo: Física Teórica.
Autor: René Landau Y. Editorial: Ebooks – julio 1989
Pagina: 99-103.
CONDENSADORES Y CAPACITANCIA
En electromagnetismo y electrónica, la capacitancia o capacidad eléctrica es la
propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La
capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica
almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el
condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión)
existente entre las placas del condensador y
la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente
ecuación
donde:
 es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental
Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse
submúltiplos como
el microfaradio o picofaradio.
 es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios
 es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende
de la geometría del
condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro
factor del que
depende es del dieléctrico que se introduzca
entre las dos superficies del
condensador. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no
conductor introducido, mayor es la capacidad.
En la práctica, la dinámica eléctrica del
condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial,que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación
anterior.
Donde i representa la corriente eléctrica, medida en
amperios.
La energía almacenada en un condensador, medida en
julios, es igual al trabajo realizado para cargarlo. Consideremos un condensador con una capacidad C, con una carga +q en una
placa y -q en la otra. Para mover una pequeña
cantidad de carga dq desde una placa hacia la otra en sentido contrario a la
diferencia de potencial se debe realizar un trabajo dW
donde
W es el trabajo realizado, medido en julios;
q es la carga, medida en coulombios;
C es la capacitancia, medida en faradios.
Es decir, para cargar un condensador hay que realizar
un trabajo y parte de este trabajo queda almacenado en forma de energía
potencial electrostática. Se puede calcular la energía almacenada en un condensador integrando esta ecuación. Si se comienza con
un condensador descargado (q = 0) y se mueven cargas desde una de las placas
hacia la otra hasta que adquieran cargas +Q y -Qrespectivamente, se debe
realizar un trabajo W:
Combinando esta expresión con la ecuación de arriba para la capacidad,
obtenemos:
donde
 W es la energía, medida en julios;
 C es la capacidad, medida en faradios;
 V es la diferencia de potencial, medido en voltios;
 Q es la carga almacenada, medida en coulombios.
Bibliografía:
https://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=capacitancia
CONDENSADORES Y CAPACITANCIA
Condensadores: Son dispositivos que almacenan cargas eléctricas;se dice que dos
cuerpos forman un condensador cuando entre ellos existe un campo eléctrico. En
general un condensador se compone esencialmente de dos
conductores (armaduras) aislados y separados por un dieléctrico (aislador.
Pueden conducir cc durante un instante, aunque funcionan
bien como
conductores en circuitos de ca; esta propiedad los convierte en dispositivos
muy útiles para impedir que la cc entre a determinada parte de un circuito
eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y variable se usan con las
bobinas, formando circuitos en resonancia en radios y otros equipos eléctricos.
Los Capacitares se fabrican en gran variedad de formas, siendo la más sencilla
el formado por dos placas separados por un
dieléctrico. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el
aceite o el vacío se usan de aisladores según la utilidad dada al dispositivo.
En su forma más sencilla, un condensador está formado
por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y
encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar
una de las placas a un generador, ésta se carga e
induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una
de las placas cargada negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus
cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que
el condensador se encuentra cargado con una carga Q
Los condensadores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante,
aunque funcionan bien como conductores en circuitos decorriente alterna. Es por
esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir
que la corriente continua entre a determinada parte de un
circuito eléctrico.
Los condensadores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en
resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos
eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica
en el cable y permitir la transmisión de más potencia.
Además son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en
Iluminación, Refrigeración, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente
Alterna, por la propiedad antes explicada.
Otro tipo de condensador es la botella de Leyden,
el cual es un condensador simple en el que las dos
placas conductoras son finos revestimientos metálicos dentro y fuera del
cristal de la botella, que a su vez es el dieléctrico. La magnitud que
caracteriza a un condensador es su capacidad, cantidad
de carga eléctrica que puede almacenar a una diferencia de potencial
determinado.
La botella de Leyden, uno de los condensadores
más simples, almacena una carga eléctrica que puede liberarse, o descargarse,
mediante una varilla de descarga (izquierda). La primera botella de Leyden se fabricó alrededor de 1745, y todavía se utiliza
en experimentos de laboratorio.
Tipos de condensadores
• Placas paralelas: Consiste básicamente en dos placas puestas en paralelo, una
de la otra, y a la vez separadas por un material
aislante sea este aire o vació. Si bienlos más primitivos se hacían con placas
de metal sólidas, los modernos son hechos con hojas metálicas particularmente
de aluminio.
• Electrolíticos : Se hacen de formas y tamaños
sumamente variables, con recipientes de cartón o metálicos y distintos tipos de
terminales.
Son empleados para capacidades superiores a 1mfd. A
diferencia de otros condensadores este esta polarizado
y si se conecta mal se rompe y hace corto circuito.
• Variables : Un tipo especial es el de mica que tiene
una capacidad inferior a 500 mmf. , Consiste en dos placas separadas por una
lamina de mica. Para acerca las placas se utilizan un tornillo; ajustando este
tornillo se modifica la capacitancia del condensador.esta clase de condensador
se construye a veces adentro de un condensador variable de aire más grande,
para usar en paralelo con el capacitor variable más grande y ofrecer un ajuste
de capacitancia más exacto.
*La capacidad eléctrica es la relación constante entre la carga eléctrica que
recibe un conductor y el potencial que adquiere. La
capacidad de un condensador se mide en faradios y viene expresada por la
fórmula
C = q
V
Donde q es la carga (en culombios) de uno de los dos conductores, y V es la
diferencia de potencial (en voltios) entre ambos. La capacidad depende sólo de
la superficie de los conductores y del
espesor y la naturaleza del dieléctrico del condensador.
*Factores que afectan la capacidad
a)La superficie de las placas: es un factor
importantísimo para determinar lacantidad de capacitancia, puesto que la
capacidad varía en proporción directa con la superficie de las placas. De este modo el aumento de la superficie de la placa incrementa
la capacitancia, mientras que su disminución la hace mermar.
La mayor superficie de placa aumenta la capacidad.
b) La distancia entre las placas: el efecto que tiene dos cuerpos cargados
entre ellos depende de la distancia que los separa .Como la acción de
capacitancia depende de 2 placas y de la dif. De sus cargas, la capacidad varia
cuando se modifica la distancia entre las placas.
La capacidad de 2 placas aumenta a medida que las placas se acercan y disminuye
cuando se alejan.
C) Cambiando el material dieléctrico: la capacidad se modificara si se utilizan
como
dielectricos materiales distintos. El efecto de los distintos materiales, es
comparable al del
aire, o sea que si un condensador tiene una capacitancia dada cuando se utiliza
aire como
dieléctrico, otros materiales, en vez de aire, multiplicaran la capacidad en
cierta medida. A esta medida se le denomina: constante
dieléctrica.
Bibliografía:
https://html.rinfisico.com/condesadores-y-capacitores.html
CONDENSADORES Y CAPACITANCIA
Se define como
la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la
magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.
La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de
potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción
Q / V esconstante para un capacitor dado. En
consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una
medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad
de capacitancia del
SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.
CAPACITANCIA = 1F = 1 C 1 V
El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica los
dispositivos comunes tienen capacitancia que varían de microfarads a picofarads.
La capacitancia de un dispositivo depende entre otras
cosas del
arreglo geométrico de los conductores.
Considere dos conductores que tienen una diferencia de
potencial V entre ellos. Supongamos que tienen cargas iguales y
opuestas, como
en la figura. Una combinación de este tipo se denomina capacitor
. La diferencia de potencial V es proporcional a la magnitud de la carga
Q del capacitor Esta puede probarse por la Ley de
coulomb o a través de experimentos.
Un capacitor se compone de dos conductores aislados
eléctricamente uno del
otro y de sus alrededores. Una vez que el capacitor se carga,
los dos conductores tienen cargas iguales pero opuestas.
Los capacitores comerciales suelen fabricarse utilizando láminas metálicas
intercaladas con delgadas hojas de papel impregnado de parafina o Mylar, los
cuales sirvan como
material dieléctrico. Estas capas alternadas de hoja metálica y dieléctrico
después se enrollan en un cilindro para formar un
pequeño paquete. Los capacitores de alto voltaje por lo común
constan de varias placasmetálicas entrelazadas inmersas en aceite de silicón.
Los capacitores pequeños en muchas ocasiones se construyen a
partir de materiales cerámicos. Los capacitores variables (comúnmente de
10 a500 pF) suelen estar compuestos de dos conjuntos de placas metálicas
entrelazadas, uno fijo y el otro móvil, con aire como el dieléctrico.
Un capacitor electrolítico se usa con
frecuencia para almacenar grandes cantidades de carga a voltajes relativamente
bajos. Este dispositivo, mostrado en la figura consta de una hoja metálica en
contacto con un electrolito, es decir, una solución
que conduce electricidad por virtud del
movimiento de iones contenidos en la solución. Cuando se aplica un voltaje entre la hoja y el electrolito, una delgada capa
de óxido metálico (un aislador) se forma en la hoja y esta capa sirve como el dieléctrico.
Pueden obtenerse valores muy grandes de capacitancia debido a que la capa del
dieléctrico es muy delgada y por ello la separación de placas es muy pequeña.
Cuando se utilizan capacitores electrolíticos en circuitos ,
la polaridad (los signos más y menos en el dispositivo) debe instalarse de
manera apropiada. Si la polaridad del voltaje es aplicado es opuesta
a la que se pretende, la capa de óxido se elimina y el capacitor conduce
electricidad en lugar de almacenar carga.
Placas
Lamina electrolito caso
metálica
Contactos
Aceite Línea metálica
Papel +capa de óxido
• Capacitor de placas paralelas
Dos placas paralelas de igual área A están separadas por una distancia d, como
en la figura.Una placa tiene carga Q, la otra carga -Q. La carga por unidad de
área sobre cualquier placa es = Q /A. Si las placas están muy cercanas una de
la otra (en comparación con su longitud y ancho), podemos ignorar los efectos
de borde y suponer que el campo eléctrico es uniforme entre las placas y cero
en cualquier otra parte.
Bibliografía:
Titulo: Física Teórica.
Autor: René Landau Y. Editorial: Ebooks – julio 1989
Pagina: 99-103.
CONDENSADORES Y CAPACITANCIA
Un caso especial importante se presenta en la práctica cuando dos conductores
próximos reciben cargas del
mismo valor y signos opuestos. Este dispositivo de dos
conductores se denomina condensador.
a capacitancia C de cualquier condensador.
En la cual V es la diferencia de potencial entre las placas y q es la magnitud
de la carga en cualquiera de las placas; q no debe considerarse como la carga neta del condensador, la cual
es cero. La capacitancia de un condensador depende de
la forma geométrica de cada placa, de la relación espacial entre ellas, y del medio en el cual
están sumergidas. De momento, se considera a este
medio como el
vacío.
La unidad de capacitancia se define de la ecuación 6.1 que es el
coulombio/voltio que en el sistema SI es el faradio, en honor a Michael
Faraday:
El faradio es una unidad de capacitancia muy grande, en la práctica son
unidades más convenientes los submúltiplos del faradio, el microfaradio ( ) y
el micromicrofaradio o picofaradio
( ).
CALCULO DE LA CAPACITANCIA.Prácticamente, todo el campo de este
condensador está localizado en el espacio comprendido entre las placas, como se representa en la
figura. El campo eléctrico a medida que d es mucho menor que
las dimensiones de las placas es uniforme, lo que quiere decir que las líneas
de fuerza son paralelas y están uniformemente espaciadas. Para el efecto
de los cálculos las 'deformaciones' de las líneas en los bordes se
pueden pasar por alto.
Bibliografía:
Titulo: Física para la Ciencia y la Tecnologia.
Autor: Tomas Aquino. Editorial: Revers – junio 1989 Pagina: 100-103.
CONDENSADORES Y CAPACITANCIA
En condensador es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por
un aislante llamado dieléctrico.
Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente.
El condensador o capacitor almacena energía en la forma de un campo eléctrico
(es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama
capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de
almacenar
La capacidad depende de las características físicas del condensador:
- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad
aumenta
- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad
- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta
la capacidad
- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada.
En electromagnetismo y electrónica, la capacitancia o
capacidad eléctrica es lapropiedad que tienen los cuerpos para mantener una
carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de
energía eléctrica almacenada para un potencial
eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía
de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de
potencial (o tensión) existente entre las placas del
condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la
siguiente ecuación
donde:
 es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental
Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse
submúltiplos como
el microfaradio o picofaradio.
 es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios
 es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Bibliografía:
Titulo: Física General.
Autor: Francisco Madrigal. Editorial: MIR – agosto 2000Pagina: 309-315.
LEYES DE
KIRCHHOFF
Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la
energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron
descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las
ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm
su trabajo fue generalizado.
Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes
y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.
Esta ley también es llamada ley de nodoso primera ley de Kirchhoff y es común
que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La
ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que
En cualquier nodo, y la suma de todos los nodos y la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de
las corrientes
que salen. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a
cero
Esta fórmula es válida también para circuitos complejos
La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en
couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.
Bibliografía:
https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff
LEYES DE KIRCHHOFF
Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en
1845, mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica
para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la
aplicación de la ley de conservación de la energía.
En un circuito eléctrico, es común que se generen
nodos de corriente. Un nodo es el punto del circuito donde se
unen mas de un terminal de un componente eléctrico. Si lo desea pronuncie
“nodo” y piense en “nudo” porque esa es precisamente la realidad: dos o mas
componentes se unen anudados entre sí (en realidad soldados entre sí).
La ley de Ohms indica que cuando a un resistor de 1 Kohms se le aplica una
tensión de 9V por el circula una corriente de 9 mA
I = V/R = 9/1.000 = 0,009 A = 9 mA
Por lotanto podemos asegurar que cada resistor va a tomar una corriente de 9mA
de la batería o que entre ambos van a tomar 18 mA de la batería. También
podríamos decir que desde la batería sale un conductor por el que circulan 18
mA que al llegar al nodo 1 se bifurca en una corriente de 9 mA que circula por
cada resistor, de modo que en el nodo 2 se vuelven a unir para retornar a la
batería con un valor de 18 mA.
Enunciado de la primera Ley de Kirchoff
La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de
las corrientes
salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primer ley de Kirchoff
diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la
suma de las corrientes salientes
Segunda Ley de Kirchoff
Cuando un circuito posee mas de una batería y varios resistores de carga ya no
resulta tan claro como se establecen las corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de Kirchhoff, que
nos permite resolver el circuito con una gran claridad.
En un circuito cerrado, la suma de las tensiones de
batería que se encuentran al recorrerlo siempre será iguales a la suma de las
caídas de tensión existente sobre los resistores.
Bibliografía:
https://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/
LEYES DE KIRCHHOFF
La ley de Ohm se aplica a cualquier parte del
circuito tanto como
al circuito completo. Puesto que la corriente es la misma en las tres
resistencias la tensión total se divide entre ellas.
La tensión que aparece a través de cada resistencia (la caídade tensión)
puede obtenerse de la ley de Ohm.
Ejemplo: Si la tensión a través de Rl la llamamos El, a través de R2, E2, y a
través de R3, E3, entonces
El = IxRI = 0 X 5000 = 37,9 V
E2 = IxR2 = 0,00758 X 20.000 = 151,5 V
E3 = IxR3 = 0,00758 X 8000 = 60,6 V
La primera ley de Kirchhoff describe con precisión la situación del circuito:
La suma de las tensiones en un bucle de corriente cerrado es cero. Las
resistencias son sumideros de potencia, mientras que la batería es una fuente
de potencia, por lo que la convención de signos descrita anteriormente hace que
las caídas de potencial a través de las resistencias sean
de signo opuesto a la tensión de la batería. La suma de todas las tensiones da
cero. En el caso sencillo de una única fuente de tensión, una
sencilla operación algebraica indica que la suma de las caídas de tensión
individuales debe ser igual a la tensión aplicada.
E= El + E2 + E3
E= 37 + 151,5 + 60,6
E= 250 V
En problemas como éste, cuando la corriente es
suficientemente pequeña para ser expresada en miliamperios, se puede ahorrar
cantidad de tiempo y problemas expresando la resistencia en kilohms mejor que en ohms.
Cuando se sustituye directamente la resistencia en kilohms en la ley de
Ohm, la corriente será en miliamperios si la FEM está en voltios.
Resistencias en paralelo: En un circuito con
resistencias en paralelo, la resistencia
total es menor que la menor de las resistencias presentes. Esto se debe a que
la corriente total es siempre mayor que la corriente en cualquierresistencia
individual. La fórmula para obtener la resistencia
total de resistencias en paralelo es
R=1 / (1/R1 (1/R2)+(1/R3)+
donde los puntos suspensivos indican que cualquier número de resistencias
pueden ser combinadas por el mismo método.
En el caso de dos resistencias en paralelo (un caso muy común), la fórmula se
convierte en
R= R1xR2 / R1+R2
Ejemplo: Si una resistencia de 500 O está en
paralelo con una de 1200 O, la resistencia
total es
R = 500x1200/500+1200=600000 / 1700 =353
Segunda ley de Kirchhoff: Hay otra solución para el problema. Suponga que las tres
resistencias del
ejemplo anterior se conectan en paralelo.
La misma FEM, 250 V, se aplica a todas las resistencias.
La corriente en cada una puede obtenerse de la ley de Ohm como se muestra más
abajo, siendo I1 la corriente a través de Rl, I2 la corriente a través de R2, e
I3 la corriente a través de R3.
Por conveniencia, la resistencia se expresará en
kilohms, por tanto la corriente estará en miliamperios.
I1=E / R1=250 / 5 = 50mA
I2 = E / R2 = 250 / 20 =12,5mA
I3 = E / R3 = 250 / 8 = 31 mA
La corriente total es
I total =I1 + 12 + 13 = 50 + 12,5 + 31,25 = 93,75 mA
Este ejemplo ilustra la ley de corriente de Kirchhoff.
'La corriente que circula hacia un nodo o punto de derivación es igual a
la suma de las corrientes
que abandonan el nodo o derivación.'
Por tanto, la resistencia total del circuito es
Rtotal= E / I = 250 / 93 = 2,667 KO
Bibliografía:
Titulo: Cuestiones de Física.
Autor: Aguilar JsementEditorial: Sabato – mayo 1994 Pagina: 300-310.
LEYES DE KIRCHHOFF
El objetivo de esta práctica es el estudio y aplicación de las leyes o reglas
de Kirchhoff, de gran importancia práctica en Electricidad y Electrónica
.Basadas en estas leyes, estudiaremos el análisis de mallas, para aprender a
sistematizar el estudio de un circuito eléctrico, y aplicaremos lo anterior al
análisis de circuitos simples como el puente de Wheatstone.
Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyesbásicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) para circuitos de
bajafrecuencia. Aunque no tienen validez universal, forman la base de la Teoría
de Circuitos y de gran parte de la Electrónica. Pueden enunciarse en las formas
siguientes
Ley de Kirchhoff para los nudos o de las corrientes
Un nudo en un circuito es un punto en el que confluyen varias corrientes).
La suma algebraica de las corrientes que inciden en un nudo,
consideradas todas ellas entrantes o todas ellas salientes, es cero (ley de
conservación de la carga).
La consideración de que una corriente es entrante o saliente se hace en
principio de una forma totalmente arbitraria, ya que si una corriente
Es entrante, se puede sustituir por una corriente -
Saliente y viceversa. El sentido real de la corriente
dependerá de cuál de los dos signos sea numéricamente el correcto. En el
nudo las corrientes
se han supuesto salientes, por lo que serían entrantes. La ley que discutimos
nos proporciona en este caso la siguiente expresión.
Bibliografía:
Titulo:Física General.
Autor: Francisco Madrigal. Editorial: MIR – agosto 2000Pagina: 309-315.
LEYES DE
KIRCHHOFF
Las leyes de Kirchhoff se utilizan para la resolución de un circuito en la
forma que se expone a continuación. Utilizaremos como ejemplo de aplicación el
circuito ya presentado anteriormente
La ley de nudos proviene de la conservación de la carga y dice, esencialmente,
que la suma de las corrientes que llegan a un nodo es cero; es decir, que el
total de corriente que entra (signo mas, por ejemplo) es igual al total de la
corriente que sale del nudo (signo menos en su caso). Esta
ley ha de aplicarse a tantos nudos existan en nuestro circuito, menos uno.
En nuestro caso, a un nudo; seleccionando el nudo A y suponiendo definimos como
positiva la corriente entrante en el nudo
I1 - I2 - I3 = 0
La ley de mallas establece que la suma de caídas de potencial a lo largo de una
malla debe coincidir con la suma de fuerzas electromotrices (de los elementos
activos) a lo largo de la misma. Si no hubiera elementos activos, la suma de
potenciales a lo largo de un recorrido cerrado es
cero, lo cual está ligado al carácter conservativo del campo eléctrico. Para su aplicación es
preciso previamente asignar un sentido de recorrido a las mallas y dar algún
convenio de signos
Una f.e.m se tomará como
positiva si en nuestro recorrido salimos por el polo positivo. Una caída de potencial
se tomará como
positiva si en nuestro recorrido vamos a favor de la corriente cuando pasamos
por el elemento. Ennuestro circuito las caídas de potencial son todas en
resistencias óhmicas; si es I la intensidad que atraviesa a una resistencia
R, la caída de potencial es IR.
En nuestro caso, utilizando las mallas I y II recorridas en los sentidos
indicados tendremos las siguientes ecuaciones
e1 = I 1 R 1 + I 3 R 3?
-e2 = I 2 R 2+I 2 R 4 I 3 R 3 = I2(R2 + R4) – I 3 R
3
Conocidos los valores de los elementos que constituyen nuestro circuito, las
tres ecuaciones anteriormente expuestas configuran un sistema lineal del que se pueden
despejar los valores de I1, I2 e I3. Obsérvese que en el circuito anterior R2 y
R4 se asocian como si
fueran una sola resistencia
de valor (R2 + R4). Este es un ejemplo de cómo se
asocian resistencias en serie, que son las que están en una misma rama no
importando en qué ubicación.
4.1 Asociación de elementos en Serie y en Paralelo
Previo a analizar un circuito conviene proceder a su
simplificación cuando se encuentran asociaciones de elementos en serie o en
paralelo. El caso estudiado anteriormente corresponde, como se ha dicho, a
una asociación de resistencias en Serie. Se dice que varios elementos están en
serie cuando están todos en la misma rama y, por
tanto, atravesados por la misma corriente. Si los elementos en serie son
Resistencias, ya se ha visto que pueden sustituirse, independiente de su
ubicación y número, por una sola resistencia suma de todas las
componentes. En esencia lo que se está diciendo es que la dificultad total al
paso de la corriente eléctrica es la suma de lasdificultades que
individualmente presentan los elementos componentes
RS = R1 + R1 + R3
Esta regla particularizada para el caso de Resistencias sirve también para
asociaciones de f.e.m. (baterías).
Por otra parte, se dice que varios elementos están en
Paralelo cuando la caida de potencial entre todos ellos es la misma.
Esto ocurre cuando sus terminales están unidos entre si como se indica en el
esquema siguiente
Ahora la diferencia de potencial entre cualquiera de las resistencias es V, la
existente entre los puntos A y B. La corriente por cada una de ellas es V/Ri
(i=1 ) y la corriente total que va de A a B (que
habría de ser la que atraviesa Rp cuando se le aplica el mismo potencial) será
I1 + I2 + I3. Para que esto se cumpla el valor de la conductancia 1/Rp ha de
ser la suma de las conductancias de las Resistencias componentes de la
asociación
1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Lo cual significa que, al haber tres caminos alternativos para el paso de la
corriente, la facilidad de paso (conductancia) ha aumentado: la facilidad total
es la suma de las facilidades.
Las baterías No suelen asociarse en paralelo, debido a su pequeña resistencia
interna. Si se asociaran tendrían que tener la misma f.e.m.
que sería la que se presentaría al exterior. Pero
cualquier diferencia daría lugar a que una de las baterías se descargara en la
otra.
Bibliografía:
Titulo: Física para la Ciencia y la Tecnologia.
Autor: Tomas Aquino. Editorial: Revers – junio 1989 Pagina: 100-103.
