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CORRIENTE ELÉCTRICA
t = 0 t = Δt
N = Número de partículas con velocidad vd
Nq = Carga total que se mueve
n = N / V = concentración de partículas
L = v dΔt
Q  nqV  c arg a en el volumen V
V
Q=
 nqA
Av dvΔtd t
Q
I
 nqAv d
t
 I

J   nqv d  densidad de corriente
A
CORRIENTE EN UN CONDUCTOR
Moléculas
Fijas
e libres
CORRIENTE EN UN CONDUCTOR
En ausencia de campo eléctrico
-

Vd
Bajo la acción de un campo eléctrico

E
CORRIENTE ELÉCTRICA
Corriente eléctrica: movimiento de partículas con carga eléctrica
I = Corriente = q/t
(corrientes que no cambian en el tiempo)
I = Corriente = dq/dt
(corrientes que cambian en el tiempo)
I = [C/s] = Amperio
La dirección de la corriente es la del movimiento de las cargas positivas
I ~ (-q)(-v)=qv
I ~LA
qv CORRIENTE SIEMPRE
VAII CON EL CAMPO ELECTRICO
II

E


E
ELEMENTOS ÓHMICOS
L
I

E
V
En un elemento óhmico:


J  E


E  ρJ
Ley de Ohm
Donde  = 1/  es la conductividad del
material con  la resistividad
ELEMENTOS ÓHMICOS
Potencial
para E uniforme
Ley de Ohm
J
V  EL  L

I
J
A
V 
L
 densidad de corriente
1 I
L
 A
Sea R 
V
L
L

A
A
Resistencia
I

E
ΔV  iR
R
[V]
 [Ω ] Ohmios
[A]
La gráfica I vs V que representa mejor el comportamiento de
un elemento óhmico es:
I
I
V
a.
V
b.
I
I
V
V
c.
d.
GRÁFICAS DE CORRIENTE- VOLTAJE
Material ohmico
Material no ohmico
V
V
V
m R
I
I
R = resistencia del elemento
V
I
V0
V
m=
=R
I
I
R = resistencia del elemento para
el voltaje V0
Material
L
L
R

A
A

Resistividad del material
 a 20ºC, W*m
Plata
1.6*10-8
Cobre
1.7*10-8
Aluminio
2.8*10-8
Mercurio
96*10-8
Germanio
0.45
Madera
18
Azufre
1*1015
Comportamiento con la temperatura
  20 1  (Tc  20º C)
Metales
Semiconductor
R
R
t
t
FUERZA ELECTROMOTRIZ, fem
La fem es una diferencia de potencial eléctrica que se obtiene de un trabajo
realizado por una fuerza no conservativa
Una fuente de fem transforma energía de cualquier clase en energía
potencial eléctrica
q gana
energía
q
Fuente de fem
Circuito eléctrico
q pierde
energía
Elemento
de circuito
Bomba de
agua
Circuito de agua
Fuentes de fem
a. Máquina de Wimshurst
b. Generador de Van de Graaff
c. Batería de carro
DIFERENCIAS DE POTENCIAL
+
e
e
-
a
b
Camino
V = Vb – Va = - e
a
+
b
V = Vb – Va = + e
I
a
b
Camino
V = Vb – Va = + IR
-
I
a
b
V = Vb – Va = - IR
CIRCUITO S – E – R – I - E
R1
R2
R4
R3
I
V
•El circuito serie es un divisor de voltaje:
•La corriente eléctrica es la misma:
•La resistencia equivalente es igual
a la suma de las resistencias:
V = V1 +V2 + V3 + V4
I 1 = I2 = I 3 = I 4
Req = R1+R 2+ R3+ R 4
a
I
I1
V
R1
I2
I3
R2
R3
b
•La diferencia de potencial es igual a través
de todas las resistencias del circuito:
V = V1 = V2 = V3
•El circuito paralelo es un divisor de corriente:
•El inverso de la resistencia equivalente es igual a
la suma de los inversos de las resistencias:
I = I 1+ I 2+ I 3
REGLAS DE KIRCHHOFF
1.
La suma algebraica de las corrientes en un nodo de un circuito es
cero (ley de conservación de la carga)
I1  I2  I3  0
I1
nodo
I2
I3
REGLAS DE KIRCHHOFF
2.
La suma algebraica de las diferencias de potencial en un lazo de
circuito es cero (ley de conservación de la energía)
R1
V  Vab  Vbc  0
a
I
I
R2
b
c
I
I
V
CIRCUITO DC
V
e+
d a
I
c R
e
r b’
r
R
e
I
ir
b
iR
da
e  Ir  IR  0
b
b
c
CIRCUITO DC
Sea q la carga de cada portador de carga
del circuito
qe  qIr  qIR  0
e+
d a
I
c R
r b’
I
b
V2
Conservación
P  de la energía
 I2R
R
q
q
q
e

Ir

IR  0
Potencia
perdida
en
una
resistencia
t
t
t
en forma de calor
Ie  I2 r  I2R  0
APLICACIÓN LEYES DE KIRCHHOFF
V1
+ R1
a
I1
V2 1 R I
2 2
- +
R3
2
b
I3
Malla 1:
V1  I1R1  V2  I2R 2  0
Malla 2:
I2R2  V2  I3R 3  0
Nodo a:
I1  I2  I3  0
CIRCUITO RC, CARGA DEL CONDENSADOR
t >0
i
+q
e
-q
e
C
q
 Ri  0
C
i
R
q
i
e
e
e
R
0.37
e
R
C
0.63C
  RC
e t
i  e  RC
R
t
t
  RC

q  Ce 1  e  RC
t

dq
dt
q  ce(1  e  t / RC )
I
dq e  t / RC
 e
dt R
V
q
 e(1  e  t / RC )
c