Universidad Privada De Ica: Fisica Ii

UNIVERSIDAD PRIVADA DE ICA INGENIERIA INFORMATICA Y DE SISTEMAS

FISICA II

CORRIENTE ELECTRICA - LEYES

DOCENTE: ING. JUAN ALFREDO TOLEDO HUAMAN

La corriente eléctrica con mucha chispa • Elementos activos y pasivos • Circuitos eléctricos • Corriente continua y alterna, chispas las de nuestras casas • Alma Almace cena nami mien ento to y prod produc ucci ción ón de de ener energí gía a eléctrica • Vehículos eléctricos: de la bicicleta al automóvil, un uturo presente !

Energía eléctrica • "#ué "#ué hace hacemo mos s des desde de $ue $ue est est%b %bam amos os dormidos, hasta $ue volvemos a dormir' • "#ué hemos utili&ado'  ( )espertador   ( *luminación  ( Caetera, tostadora, e+primidor   (  Aeitadora, secador secador,, agua agua caliente (  Ascensor Ascensor ( .ransporte .ransporte /batería, intermitentes, luces0 

1

Energía eléctrica • 2emos utili&ado energía distintos eléctrica 3aparatos4 la hemos transormado en:

y en

 ( Energía sonora  ( Energía luminosa  ( Energía caloríica  ( Energía mec%nic aratos4 $ue trans • Estos 3apar pa nsorman man la

energía eléctrica en otro tipo de energía e nergía se llaman elementos pasivospasivos 5

")e dónde procedía'  ( )e una pila  ( )e la central eléctrica  ( )e la batería del coche

• #ue han transormando a su ve& la energía $uímica, hidr%ulica, nuclear, térmica, , en energía eléctrica•  A los sistemas capaces de transormar  otras energías en eléctricas los elementos activos llamamos 6

Elementos activos *

7

Elementos pasivos *

8

"Cómo llegó' • Est% claro $ue por los cables  ( de alta tensión  ( de ba9a tensión

• or los cables pasó corriente • Llamamos intensidad de corriente a la cantidad de carga $ue pasa por un punto en la unidad de tiempo: * ; #on los encargados de proporcionar  energía a los electrones para $ue recorran el circuito, se caracteri&an por su uer&a electromotri& /-e-m-0 $ue es la energía suministrada a la unidad de carga 3?4, $ue se mide en voltios Energía suministrada = q × ε @

Elementos pasivos En los elementos pasivos se transorma la energía eléctrica en otra orma de energía- >e caracteri&an por su dierencia de potencial /d-d-p-0 $ue es la cantidad de energía eléctrica $ue se transorma en otra orma de energía por cada unidad de carga $ue atraviesa el elemento pasivo 3V4 Energía consumida = q × ΔV B

"Cómo se conectan' • Los elementos pasivos y activos se conectan entre sí ormando un circuito#ue de alguna manera podemos reducir a

• En el $ue vemos $ue la energía suministrada por  el generador se 3consume4 en la resistencia !

2ablemos del tiempo • >i la energía se gasta ahora, tiene $ue estar disponible ahora, 3en cada segundo4 • .endremos $ue hablar de potencia, $ue es la energía por unidad de tiempo • En los elementos activos La potencia /a0 $ue

suministren ser%:

Potencia suministrada  = ε × I

• En los elementos pasivos la potencia consumida /c0

ser%:

Potencia consumida = ΔV × I !!

Características "ueden los elementos activos dar toda la energía $ue les pidamos' "D los elementos pasivos pueden consumir toda la energía $ue les suministremos'

La respuesta en ambos casos es “no”

ero siempre

otencia ; *ntensidad  voltage !1

Características de los elementos pasivos Fn elemento pasivo es tal $ue la intensidad $ue lo atraviesa es mayor cuanto mayor es la d-d-p- a la $ue le sometemos La constante de proporcionalidad, $ue es característica de cada elemento, la llamamos resistencia 3G4

ΔV = I × R

ley de Ohm

Los elementos reales de9an de cumplirlo y después se unden !5

Características de los elementos activos .eóricamente una batería debe dar siempre la misma d-d-p- $ue ser% igual a su -e-mLa realidad es $ue no es así, la d-d-p$ue suministra un elemento activo es:

ΔV = ε  I ! r i !6

Circuitos • La realidad es $ue no podemos usar cual$uier pila para cual$uier aparato- La energía $ue gastamos en cada momento la tiene $ue suministrar en cada momento el generador, por  cada carga $ue pase, por tanto • La energía suministrada  ( V ; ? ( * r i

• *gual a la energía gastada  ( V ; * G

!7

Ley de Hhm • La igualdad de las dos energías nos lleva a escribir: ε = I "R # r i $ H lo $ue es lo mismo

I=

ε R + r i !8

.ipos de corriente • En casa tenemos  ( pilas  ( enchues

• En las pilas los electrones van siempre del polo negativo al positivo corriente continua

• En los enchues los electrones van y vienen corriente alterna !=

Corriente continua:

Pilas

• Cuando cambiamos las pilas de un aparato: "Fsamos siempre el mismo modelo' "Es un capricho del constructor de cada aparato' "onemos siempre el mismo nImero de ellas' >i no tenemos la apropiada "podemos hacer una chapu&a para salir del paso'

!@

Corriente continua

Pilas II 

• Cada aparato necesita una alimentación determinada y re$uiere pilas de 3mas o menos duración4 por  la potencia $ue gasta• or e9emplo un aparato re$uiere 5 V Jormalmente las pilas son de !,7 V)os en serie nos dan !,7 K !,7 ; 5 V

• >i necesitamos bastante potencia nos recomendar%n 3larga duración4 Fna pila de gran duración de !,7V se puede suplir por dos también de !,7 V de menor duración, conectadas en paralelo!B

.ipos de cone+iones • E+isten dos tipos undamentales de conectar los elementos /activos o pasivos0 de un circuito  ( Cone+ión en serie  ( Cone+ión en paralelo

• Veamos en $ue consiste cada tipo de cone+ión 1

Elementos en serie • Varios elementos est%n conectados en serie si por ellos pasa la misma corriente

1!

Elementos en paralelo • Varios elementos est%n conectados en paralelo si todos ellos est% sometidos a la misma d-d-pentre sus e+tremos

11

Elemento e$uivalente • or elemento e$uivalente entendemos a$uel $ue reali&a en el circuito la misma unción $ue a$uellos a los $ue sustituye ( >i le sometemos a la misma d-d-p- $ue a los $ue sustituye, pasa por él la misma corriente $ue por el con9unto  ( >i pasa por él la misma corriente $ue a los $ue sustituye, aparece entre sus e+tremos la misma d-d-p- $ue aparecía en el con9unto 15

•

Gesistencia e$uivalente en serie >i varias resistencias est%n en serie, las recorre la misma intensidad

 ( Cada una tiene distinta d-d-p- entre e+tremos • Lasus dierencia de

potencial total es la suma de las de cada una

V = V1 + V2 + V3 = I ⋅ R 1 + I ⋅ R 2 + I ⋅ R 3

V = I ⋅ (R1 R ) V=

+ R + 2

I ⋅ R equi

3

⇒ R 

equi

= R  + R  + R  1

2

3

16

Gesistencia e$uivalente paralelo • >i varias resistencias est%n en paralelo, soportan la misma d-d-p ( La intensidad $ue recorre cada una es distinta

• La intensidad total es la suma de las intensidades de cada una

I = I 1 + I 2 + I 3

  1  + I = V ⋅ 1

I =R 

V

= R 1 1 R2 V

R equi para

+

+

1 R 3

V R2

     

+

V R 3

1 R equi

=

1 R 1

+

1

R2

+

1

R3

17

Las cone+iones

en casa

• "Cómo est%n conectados los aparatos  ( "en serie' en casa'  ( "en paralelo'  ( En la primera igura las tres bombillas est%n en /la  ( serie corriente no tiene por • %&u' soluci(n es me)or* donde escapar0

18

Las cone+iones en casa ** • Como todos los aparatos eléctricos de casa uncionan a 11 V- .odos tiene $ue estar a la misma d-d-p+os de,emos conectar en -aralelo

1=

Las cone+iones en casa *** • E+isten l%mparas $ue iluminan m%s o menos segIn $ueramos %.(mo se logra*

1@

Volvamos a la energía • Las aparatos eléctricos consumen en cada instante una cierta cantidad de energía • Consumimos m%s energía si tenemos mucho tiempo enchuado el horno o si tenemos enchuado a la ve& el horno, la lavadora  • Jos recomiendan $ue no enchuemos a la ve& muchos aparatos - 3>e saltan los plomos4

%Por qu' se saltan los -lomos* 1B

Energía y potencia • edimos mucha energía en poco tiempo y eso supone mucha potencia y para la compaía dar  en poco tiempo mucha energía, es decir gran cantidad de potencia 5

El contrato de la 3lu&4 • >abemos $ue Potencia = intensidad / Mucha0olta)e potencia supone intensidades altas, pues la d-d-p- es siempre la misma • or eso las compaías eléctricas nos dan un contrato de 5,5 NO o =,= NO y nos ponen un limitador de corriente !7 A, 57  A 5!

Eecto caloríico • >i un horno consume mucha potencia transorma mucha energía eléctrica en calor en poco tiempo • Eso es bueno para el in para el $ue los construimos • "#ué ocurre con el tendido eléctrico o con otros aparatos $ue no $ueremos nos den calor' 51

Características de los electrodomésticos • Cuando compramos un electrodoméstico debemos mirar sus características:  ( .ensión de alimentación  ( Precuencia de traba9o  ( La potencia $ue consume  ( La catalogación de eiciencia

55

or$ue se unden los aparatos • >i siempre se cumple: Potencia = d1d1-1 / intensidad Fn aparato consume !-@ O, y est% pensado para conectarlo a !1 V luego pasa por él una corriente de intensidad de !7 A-

tiene una resistencia de 2 31 >i lo conectamos a una red de 11 V

Pot = V ⋅ I 1800 = 120 × I → I = 15A V = I ⋅ R → R = 8Ω 120 15 = V 220 I= = = 27,5 R  8 Pot = 220 × 27,5 6.050

=

asa por él una corriente de 1=,7 A Luego disipa 87 Q 4E &5E67 56

 A vueltas con la energía • )ecimos $ue la potencia es el producto de la intensidad por la d-d-p• D $ue se cumple la ley de Hhm • "Cómo es la potencia directa o inversamente proporcional a la resistencia'

Pot = V ⋅ I V = I ⋅ R  Pot = I 2 ⋅ R 

Pot = V ⋅ I V I

=

R 

57

 Algunos arreglos • >upongamos un hornillo de !-7 Q para una red de 11 V • >e estropea y unimos los dos tro&os de la espiral- Conseguimos $ue vuelva a uncionar  • .alienta m8s o menos

Pot = V ⋅ I V = I ⋅ R  Pot = I 2 ⋅ R 

Pot = V ⋅ I I= R  Pot

V

= V

2

58

Central hidroeléctrica

5=

Central térmica

5@

Central nuclear 

5B

Central eólica

6

Central otovoltaica

6!

Central solar térmica

61

Central hidroeléctrica de bombeo

65

Central de ciclo combinado

66

*ncineradora de residuos urbanos

67

Central de gasiicación integrada con ciclo combinado

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