1.5. Conceptos Básicos de Las Leyes Ohm Kirchhoff Lenz Faraday y Watts

LEY

DE

OHM

La corriente continua es un movimiento de electrones. Cuando los electrones circulan por un conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta "dificultad" la llamamos Resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres factores relacionados bajo la siguiente ecuación: La resistividad depende de las características del material del que está hecho el conductor. La ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el gráfico vemos un circuito con una resistencia y una pila. Observamos un amperímetro que nos medirá la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios, la intensidad de corriente, corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito.

Con

la

Ley

de

Ohm,

podemos

apreciar

las

siguientes

magnitudes:

* "La intensidad de la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia en todos los circuitos o elementos eléctricos". * “La caída de tensión o diferencia de potencial, es directamente proporcional al

producto de la corriente eléctrica a través del circuito por el valor de la resistencia eléctrica del mismo. * “La resistencia eléctrica, es directamente proporcional a la caída de tensión en un

circuito o un elemento e inversamente proporcional a la corriente eléctrica a través de él.

Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff  y  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, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma 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 Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff  y  y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero. De igual manera que con la l a corriente, los voltajes también pueden ser complejos, así:

Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha

completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial. Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipación de energía. Una carga simplemente terminará en el terminal negativo, en vez de en el positiva. Esto significa que toda la energía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformaraá en calor. En resumen, la ley de tensión de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o pérdida de energía de los componentes electrónicos (Resistores, capacitores, etc. ). Es una ley que está relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensión. En este campo potencial, sin importar que componentes electrónicos estén presentes, la ganancia o pérdida de la energía dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo. [editar editar]]Campo eléctrico y potencial eléctrico La ley de tensión de Kirchhoff puede verse como una consecuencia del principio de la conservación de la energía. Considerando ese potencial eléctrico se define como una integral de línea, sobre un campo eléctrico, la ley de tensión de Kirchhoff puede expresarse como:

Que dice que la integral de línea del campo eléctrico alrededor de un lazo cerrado es cero.

Para regresar a una forma más especial, esta integral puede "partirse" para conseguir el voltaje de un componente en específico.

Ley: "El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la produce". La Ley de Lenz  plantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo f lujo magnético que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía. La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original. El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por: donde:

§ = Flujo magnético. magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb). § = Inducción magnética. magnética. La unidad en el SI es el tesla (T). § = Superficie del conductor. conductor. § = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo. campo. Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:

En este caso la Ley de Faraday afirma que la Vε inducido en cada instante tiene por valor:

§ Vε

Donde Vε  es el voltaje inducido y dΦ/dt  es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.

Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico Heinrich Lenz, Lenz, quien la formuló en el año 1834. 1834.

La Ley de inducción electromagnética de Faraday  (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducidoen inducidoen un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde::1 borde En resumen: "La cantidad de sustancia que se oxida o se reduce en los electrodos de una cuba electrolítica es proporcional a la cantidad de electricidad depositada"

Donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha. derecha. La permutación de la integral de superficie y la l a derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, Maxwell,  las cuales conforman las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, electromagnetismo,  fue incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al electromagnetismo. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en:

Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación variaci ón temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz. Lenz.

Enunciado:

“La potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (v) del circuito y a la intensidad ( I ) que circule por él”

Ecuación:

P=V.I

En P V I

donde: = =

potencia Tensión =

en en

Vatios voltios Intensidad

Vatio: El vatio o watt es la unidad de potencia del Sistema Internacional de Unidades.. Unidades Su símbolo es W. Es el equivalente a 1  julio por segundo (1 J/s) y es una de las lasunidades derivadas.. derivadas Expresado en unidades utilizadas en electricidad electricidad,, el vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio (1 VA)). VA La potencia eléctrica de los aparatos eléctricos se expresa en vatios, si son de poca potencia, pero si son de mediana o gran potencia se expresa en

kilovatios (kW) que equivale a 1000 vatios. Un kW equivale a 1,35984 CV (caballos de vapor) vapor).