Conceptos y ejercicios 1º medio
carga eléctrica

Prof : Chrístian A. Quiroz Ravanal

Conceptos y ejercicios1º Medio

Carga eléctrica.

La materia está formada por átomos, que a su vez contienen los protones, partículas con carga positiva y los electrones, con carga negativa.
Los átomos son eléctricamente neutros.
Un cuerpo se electriza si su carga total es diferente de cero.
Si frotamos un trozo de lana con vidrio, la lana adquiere carga positiva.
Si frotamos un trozo de lana con plástico, la lana se carga negativa.
Las cargas de igual signo se repelen y de distinto se atraen.

Las cargas eléctricas crean un campo eléctrico a su alrededor, cuya acción se manifiesta en que una carga ejerce fuerza eléctrica sobre otra. Como se dijo anteriormente entre cargas del mismo signo existe una fuerza repulsiva que hace que se separen o repelan., en cambio si son de distinto signo éstas se atraen o se produce una fuerza atractiva o de atracción.

Electrización de un cuerpo neutro.
Cuando se frota una regla con un pedazo de lana entonces cambia el comportamiento de uno de los dos cuerpos atrae o repele electrones, este fenómeno se le denomina electrización y se caracteriza porque se produce un tránsito de electrones que modifica la carga neta de un cuerpo. Si el cuerpo recibe ele3ctrones se electriza con carga negativa, mientras que si los cede, queda con carga positiva..Es posible electrizar cuerpos mediante frotamiento, contacto e inducción.

Electrización por frotamiento.

Esto ocurre cuando dos cuerpos son frotados entre si, como por ejemplo cuando se frota una regla plástica con una bolsa plástica o algo de lana.

Electrización por contacto.

Se produce cuando un cuerpo inicialmente electrizado toca un cuerpo neutro. El contacto produce una transferencia de electrones. En la electrización por contacto, el cuerpo neutro adquiere una carga del mismo signo que aquel que lo toca.

Electrización por inducción

En la electrización por inducción solo basta acercar un cuerpo cargado a otro sin tocarlo para que se produzca la electrización.

Corriente eléctrica

Ya sabemos que las cargas eléctricas de los cuerpos pueden interactuar durante un período de tiempo, volviendo luego a su estado inicial. Sin embargo, son las cargas eléctricas que se mantienen en movimiento o circulando las que permiten el funcionamiento de los aparatos eléctricos del hogar. A estas cargas eléctricas en movimiento se les denomina corriente eléctrica

Intensidad de corriente eléctrica.

Se define como la cantidad de carga que atraviesa una sección transversal de un conductor en un intervalo de tiempo.


Ley de Coulomb
.
La fuerza ejercida entre dos cargas es directamente proporcional al producto de éstas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

F = K qq / d2, newton

Ej.: hallar la fuerza con que se repelen dos cargas de 0,001 C separadas 1m de distancia.
F = 9E9 x 0,001x0,001 / 1^2 = 9000 N

www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart2.html

Conductores y aislantes

Un material es conductor si deja pasar la corriente eléctrica , como los metales o las sales disueltas en agua.
Un material es aislante o dieléctrico no deja pasar la corriente eléctrica, como los plásticos, vidrio, etc.
Si los electrones que forman el material pueden desplazarse a su través, será conductor , en caso contrario, será aislante.
Diferencia de potencial

La ddp entre dos puntos es la energía que hay que dar a una carga positiva para desplazarla desde un punto al otro. la unidad es el voltio,

El instrumento para medir la ddp, tensión o voltaje es el voltímetro. Este se conecta en paralelo en el circuito a medir.

La intensidad de corriente

Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es el amperio, 1A = 1C/1s.
El instrumento que mide la intensidad es el amperímetro. Se conecta en serie en el circuito a medir.

La ley de Ohm

La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad que circula por él.

Va-Vb = I x R

R es la resistencia del conductor u oposición que ofrece el conductor al paso de la corriente.

La unidad de resistencia es el ohmio : resistencia que ofrece un conductor cuando por él circula un amperio y entre sus extremos hay una ddp de un voltio.

Ej.: Si un conductor se conecta a la red de 220 V y circulan 2 amperios de corriente, la resistencia será:
R = 220/2 = 110 ohmios.

La resistencia eléctrica de un conductor depende de su naturaleza, de su longitud y de su sección.

A mayor longitud, mayor resistencia. A mayor sección , menos resistencia.

R = p x L/S;
p es una constante que depende del material llamada resistividad.

Ej.: Un conductor de 2 m de longitud, de sección 1E-6m2 y resistividad 1E-9 tendrá una resistencia de:
R = 1E-9 x 2/1E-6 = 2E-3 ohmios.
Elementos de un circuito

- El generador o fuente de energía para mover las cargas eléctrica.
- La resistencia o material que dificulta el paso de la corriente
- El interruptor o punto de control de corriente: cerrado o abierto.

Generadores eléctricos

Para poder establecer y mantener una corriente eléctrica en un conductor, es necesaria la intervención de un dispositivo llamado generador eléctrico. Este generador no crea carga sino que separa continuamente cargas positivas y negativas ya existentes, que se acumulan en sus terminales o bornes. Esto produce una diferencia de potencial eléctrico entre ellos a la que también se le conoce con el nombre de voltaje, tensión o fuerza electromotriz.

Se ha definido un sentido de flujo convencional para la corriente eléctrica en un circuito, los electrones se mueven desde lugares de mayor potencial hacia lugares de menor potencial. En el caso de que el voltaje sea suministrado por una pila o batería el sentido convencional para el flujo de electrones será desde el Terminal positivo hacia el negativo.

Los generadores como las pilas y las baterías producen un voltaje debido a reacciones química que ocurren en su interior, este voltaje es continuo y genera una corriente continua que siempre recorre el circuito en el mismo sentido.

Sin embargo, la corriente para el funcionamiento de máquinas industriales y electrodomésticos no es continua sino que cambia a medida que transcurre el tiempo, por esto se llama corriente alterna. Para producir este tipo de corriente se requiere de un generador eléctrico cuya diferencia de potencial se invierte alternadamente, es decir, produce un voltaje alterno.


Resistencia eléctrica

Es la oposición que ofrece un material al paso de los electrones ( la corriente eléctrica). Cuando el material tiene muchos electrones libres, como es el caso de los metales, permite el paso de los electrones con facilidad y se le llama conductor.
Ejemplo: cobre, aluminio, plata, oro, etc..
Si por el contrario el material tiene pocos electrones libres, éste no permitirá el paso de la corriente y se le llama aislante o dieléctrico

Ejemplo: cerámica, bakelita, madera (papel), plástico, etc..


Los factores principales que determinan la resistencia eléctrica de un material son:

- tipo de material
- longitud
- sección transversal
- temperatura

Un material puede ser aislante o conductor dependiendo de su configuración atómica, y podrá ser mejor o peor conductor o aislante dependiendo de ello.

Características

- Un material de mayor longitud tiene mayor resistencia eléctrica

El material de mayor longitud ofrece mas resistencia al paso de la corriente que el de menor longitud
- Un material con mayor sección transversal tiene menor resistencia. (Imaginarse un cable conductor cortado transversalmente). La dirección de la corriente (la flecha de la corriente) en este caso entra o sale de la página

El material de menor sección (gráfico inferior) ofrece mayor resistencia
al paso de la corriente que el de mayor sección

- Los materiales que se encuentran a mayor temperatura tienen mayor resistencia
La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmio y se representa por la letra griega omega (Ω) y se expresa con la letra griega "R".

Resistencia en serie y paralelo

Resistores / resistencias en serie Hay veces en que por algún motivo 2 o más resistores se conectan una después de la otra (resistencias en serie). El valor total de las resistencias conectadas en serie es igual a la suma de los valores de todas las resistencias. Como se puede ver es muy fácil. En este caso la corriente que fluye por las resistencias es la misma en todas.

Rts (resistencia total en serie) = R1 + R2 + R3 + R4

Resistores / resistencias en paralelo En el circuito de resistencias en serie la corriente tiene sólo un camino para circular, en el circuito de resistencias en paralelo la corriente se divide y circula por varios caminos. Este es un caso en que también se podríamos tener 2 o más resistencias. Estas resistencias están unidas por sus dos extremos como se muestra en la siguiente figura.

La resistencia total de un circuito de resistencias en paralelo es igual al recíproco de la suma de las resistencias individuales, así, la fórmula para un caso de sólo 4 resistencia es como se muestra a continuación.
Rtp (resistencia total en paralelo) = 1 / ( 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 )


Requivalente = R1 +R2

Req = R1 + R2 + .....+ Rn

Ej.: si R1 = 50 ohm, R2=40 ohm, R3 = 20 ohm ;

Req = 50+40+20 = 110ohm

Resistencias en paralelo.

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ..... + 1/Rn

Ej.: R1=50 ,R2 = 40 , R3 = 20

1/Req = 1/50 + 1/40 + 1/20 = (4 + 5 + 10 )/200

Req = 200/19 = 10,5 ohmios.


La potencia eléctrica

La potencia (P) de un generador representa la energía eléctrica que cede al circuito por unidad de tiempo.




































Guía de ejercicios

1.- ¿Cuál es la resistencia total de un conjunto de resistencias de 16 ohms, 7 ohms, 2,5 ohms y 0,3
ohms conectadas en serie?




2.- Tres resistencias, de 2,6 y 12 ohms se conectan en serie a una fuente de 6 volts .Determinar la resistencia total, la corriente y la caída de voltaje sobre cada resistencia.


3.- De acuerdo al circuito que esta más abajo por la resistencia de 8 pasa una corriente de 2A.

Entonces el voltaje V que alimenta a este circuito es:

A. 16 V

B. 14 V

C. 20 V

D. 30 V

E. 50 V



4.- En un circuito en el que se conectan resistencias en serie, es falso:

A. La corriente que pasa por ella es la misma

B. Va una después de la otra

C. Para obtener su resistencia total se suman directamente

D. El voltaje total se distribuye proporcionalmente en las distintas resistencias

E. Todas están conectadas al mismo voltaje






5.- En la figura de abajo se presenta un circuito que se caracteriza por haberse construido con cuatro
resistencias distintas R1, R2, R3 y R4 siendo I1, I2, I3 e I4 sus respectivas corrientes y V1, V2, V3 y V4
sus respectivos voltajes. Además R1 = R; R2 = 2R; R3 = 3R y R4 = 4R.

Entonces:

I. V1 = V2 = V3 = V4
II. I1 = I2 = I3 = I4
III. Resistencia equivalente = 10 R
Es(son) verdadera(s):

a) solo I
b) solo II
c) solo III
d) solo I y II
e) solo I y III
f) todas



6.- Un elemento de un circuito se conecta a 12 V. Si su resistencia es de 48 Ohm.¿Que intensidad de
corriente pasará por él?

7.- Al conectar un resistor en serie a una batería de 9 V, la lectura indicada por un amperímetro
intercalado en dicho circuito es de 5 mA. Entonces.¿Cuál será la resistencia eléctrica del resistor?

8.- Dos resistencias de 10 ohm y 40 ohm se conectan a una fuente de voltaje de 12 V

a) Cuál es la resistencia equivalente si se conectan en serie
b) Cuál es la resistencia equivalente si se conectan en paralelo
c) Cuál es la corriente que fluye por el circuito para ambas conexiones