Apuntes Corriente Electrica 4º Universidad Ecuador PDF

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE ODONTOLOGÍA CÁTEDRA DE IMAGENOLOGÍA

TEMA: Corriente Eléctrica.

Curso: 4”C” 2013 - 2014

INTRODUCCIÓN La corriente eléctrica es un movimiento de las cargas negativas o electrones a través de un conductor. Como los protones están fuertemente unidos al núcleo del átomo, son los electrones los que en realidad tienen la libertad de moverse. Por ello se puede decir que la corriente eléctrica se origina por el movimiento o flujo electrónico a través de un conductor el que se produce debido a que existe una diferencia de potencial y los electrones circulan de una terminal negativa a una positiva. Cuando dos cuerpos cargados con diferente potencial, se conectan mediante un alambre conductor, las cargas se mueven del punto de potencial eléctrico más alto al más bajo, lo cual genera una corriente eléctrica instantánea que cesará cuando el voltaje sea igual en todos los puntos. En caso de que mediante un procedimiento, se logrará mantener en forma constante la diferencia de potencial entre los cuerpos electrizados, el flujo de electrones seria continuo. La corriente eléctrica se transmite por los conductores a la velocidad de la luz. Sin embargo, los electrones no se desplazan a la misma velocidad. En general, el promedio es de 10 cm/s. Esto se explica porque cada electrón obliga al siguiente a moverse en forma instantánea, tal como sucede con el movimiento de un tren cuyo desplazamiento al iniciar la marcha es lento, pero al comenzar el avance, la transmisión del movimiento es inmediata desde la máquina guía hasta el último vagón. El flujo de electrones de presenta en los metales, en los líquidos llamados electrolitos y en los gases. En el primer caso se debe a la facilidad que tienen los electrones más alejados del núcleo, de separarse de sus órbitas cuando se les somete a la influencia de campos eléctricos , con lo que se convierten en electrones libres atraídas por átomos que también los ha perdido. Los electrolitos son soluciones capaces de conducir la corriente eléctrica. Existen dos clases de corriente eléctrica: LA CORRIENTE CONTINUA Y LA CORRIENTE ALTERNA. La corriente continua o corriente directa se origina cuando el campo eléctrico permanece constante, esto provoca que los electrones se muevan siempre en el mismo sentido, es decir, de negativo a positivo. La corriente alterna se origina cuando el campo eléctrico cambia alternativamente de sentido completando 50 a 60 ciclos por segundo, por lo que los electrones oscilan a uno y otro lado del conductor.

OBJETIVOS

1.- OBJETIVO GENERAL: 1.1.- Optimizar la información y describir la función de la corriente eléctrica, sus clases y además conocer acerca de la ley de Ohm, espectro electromagnético, tubos de rayos catódicos y rayos x.

2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 2.1.- Utilizar las fuentes de documentación adecuadas para la realización de este documento.

2.2.- Analizar los temas y subtemas para así obtener las ideas principales de las diferentes fuentes bibliográficas.

ÍNDICE

CORRIENTE ELÉCTRICA Definición……………………………………………………………………….1 Clases de corriente eléctrica…………………………………………….2 Corriente eléctrica Continua……………………………………………..2-3 Corriente eléctrica Alterna……………………………………………….3-4

UNIDADES ELÉCTRICAS Voltio……………………………………………………………………………….5 Amperio……………………………………………………………………………6-7 Ohmio………………………………………………………………………………..7

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS…………………………………………….7-11

LEY DE OHM………………………………………………………………………..11-13

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Definición…………………………………………………………………………….13-14 Ondas Electromagnéticas……………………………………………………...15 Espectro Electromagnético Visible y no Visible……………………..16-20 Aplicaciones de las Ondas Electromagnéticas………………………..21-23

TUBOS DE RAYOS X Origen…………………………………………………………………………………..23-24 Propiedades………………………………………………………………………….24 Formación de la imagen…………………………………………………………24 Aplicación……………………………………………………………………………...25-26 Efectos Biológicos…………………………………………………………………..26-28

TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS…………………………………………………28-30 Posibles Riesgos……………………………………………………………………….30-32 Propiedades……………………………………………………………………………...32

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………………33 ANEXOS………………………………………………………………………………………..34-35 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………….36

DEFINICIÓN La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro, estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica. Para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario una fuente de energía externa. Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con diferente potencial (tienen diferente carga), los electrones se moverán desde el cuerpo con potencial más negativo hacia el cuerpo con potencia más positivo.

Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al potencial negativo. Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un potencial negativo a un positivo. Este hueco es positivo (ausencia de un electrón) y circula en sentido opuesto al electrón. Entonces la corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

CLASES DE CORRIENTE ELECTRICA Existen dos clases principales de corriente eléctrica:  Corriente eléctrica continua  Corriente eléctrica alterna.

Corriente eléctrica continua La corriente continua es proporcionada por pilas o baterías. En estos generadores de energía eléctrica se tiene un polo positivo y un polo negativo, que siempre son fijos. El polo positivo siempre será positivo y el negativo siempre negativo, al conectar una pila o batería a un circuito, la corriente de electrones siempre circulará del polo negativo al positivo y nunca en sentido contrario. La corriente continua se abrevia con las letras DC (Direct Current). Entre los tipos principales de corriente continua que se pueden encontrar está:  Corriente continua constante  Corriente continua decreciente  Corriente continua pulsatoria Corriente continua constante: el voltaje permanece constante durante todo el tiempo en que la tensión es aplicada a un circuito.

Corriente continua decreciente: El voltaje proporcionado por las pilas o baterías no es constante, ya que va disminuyendo de valor a medida que se agota.

Una batería o pila consume su carga de acuerdo con la intensidad de corriente que tiene que suministrar. Corriente continua pulsatoria: Es aquella que sin cambiar de sentido, varía continuamente de valor. Son numerosos los tipos de corriente continua pulsatoria, ya que van de acuerdo con él funcionamiento y la aplicación.

Corriente eléctrica alterna La corriente alterna es aquella que cambia continuamente de sentido. Es proporcionada por los alternadores utilizados en automóviles y en las centrales productoras de energía eléctrica. Debido al continuo cambio de sentido de circulación y consiguientemente de polaridad, en la corriente alterna no se puede decir que existen dos polos, sino fases, las cuales alternan su polaridad continuamente. Las inversiones de polaridad se efectúan continuamente, dentro de un intervalo de 50 a 60 veces por segundo. La corriente alterna se abrevia con las letras AC (Alternating Current). Las corrientes alternas no sirven para alimentar los aparatos electrónicos, aunque son importantes en electrónica, pues son las que normalmente se utilizan para un fin concreto. Aunque es cierto que la corriente que se encuentra de una toma es alterna y es la que se suministra a los electrodomésticos, esta corriente se convierte en continua para poder ser utilizada en el funcionamiento del televisor, esto se realiza por medio de un rectificador. La corriente alterna es utilizada como tal en elementos que poseen motores (ventilador, taladro, licuadora, compresores, etc).

En la práctica se encuentran diferentes tipos de corriente alterna, que se pueden clasificar de acuerdo con la forma de onda:  Corriente alterna senoidal  Corriente alterna cuadrada y rectangular  Corriente alterna diente de sierra. Corriente alterna senoidal: Es la corriente más importante por sus múltiples aplicaciones. La corriente alterna senoidal es la generada por las centrales eléctricas para el consumo industrial y residensial, también es la utilizada por las emisoras y la televisión en calidad de ondas radioeléctricas. Esta corriente aumenta progresivamente de valor hasta alcanzar un valor máximo y una vez es

alcanzado baja progresivamente de valor hasta anularse, momento en que cambia de sentido para crecer hasta un valor máximo en sentido contrario y este proceso se repite por tiempo indefinido.

Corriente alterna cuadrada y rectangular: En la corriente alterna cuadrada la corriente tiene un valor dado y se mantiene durante cierto tiempo. Transcurrido este tiempo cambia instantáneamente de polaridad, es decir, que pasa de un valor máximo positivo a un valor máximo negativo y así sucesivamente. Corriente alterna diente de sierra: Esta corriente tiene una variación con respecto a la corriente triangular y es que entre una y otra los tiempos de subida y bajada, son diferentes.

UNIDADES ELÉCTRICAS Las unidades de la electricidad definidas por el Sistema Internacional para las magnitudes relacionadas por la ley de Ohm son: VOLTIO

→ PARA LA TENSIÓN

AMPERIO OHMIO

→ PARA LA INTENSIDAD

→ PARA LA RESISTENCIA

Voltio: 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 voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

También se puede definir con V=J/C; de esta manera podemos pensar cuántos electrones son necesarios para generar 1 voltio, y deducimos los siguiente: Si 1e=1.602176462*10^-19J, y 1e=1.602176487*10^-19C, para generar 1V se necesitan 0,9999999844 electrones. El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 julio para trasladar del uno al otro la carga de 1 culombio:

El instrumento de medición para medir voltaje es el voltímetro.

Amperio: Un amperio (1 A) es la cantidad de corriente que existe cuando un número de electrones con una carga total de un culombio (1 C) se mueve a través de un área de sección transversal determinado, de un cable conductor, en un segundo (1 s).

Como es una unidad básica, la definición del amperio no está unida a ninguna otra unidad eléctrica. La definición para el amperio es equivalente a cambiar el valor de la voltio Estándar:

Unidades derivadas del Sistema Internacional

Magnitud:

Potencial eléctrico,Voltaje

Símbolo:

V

Nombrada por:

Alessandro Volta

Expresada en:

1V=

Unidades básicas del Sistema Internacional

W/A

permeabilidad del vacío a μ0 = 4π×10−7 H/m. Antes de 1948, el "amperio internacional" era usado, definido en términos de la deposición electrolítica promedio de la plata.4La antigua unidad es igual a 0,999 85 A. La unidad de carga eléctrica, el culombio, es definido en los términos del amperio: un culombio es la cantidad de carga eléctrica llevada en una corriente de un amperio fluyendo por un segundo.5 Corriente, entonces, es el promedio por el cual la carga fluye a través de un alambre o una superficie. Un amperio de corriente (I) es igual al flujo de un culombio de carga (Q) por un segundo de tiempo (t):

Aunque conceptualmente parecería más lógico tomar la carga como unidad básica, se optó por la corriente porque su patrón puede ser mucho más preciso

Amperio Estándar:

Unidades básicas del Sistema Internacional

Magnitud:

Intensidad de corriente eléctrica

Símbolo:

A

Nombrada por:

André-Marie Ampère

Expresada en:

1A=

Unidades de Planck 6,241 509×1018 e1 2

Ohmio: El ohmio u ohm (símbolo Ω) es la unidad derivada de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm, autor de la Ley de Ohm. Se define a un ohmio como la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor, cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos, produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad de 1 amperio (cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor). Se representa por la letra griega mayúscula Ω.

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS En muchas aplicaciones es necesario medir cantidades, para las cuales las unidades comunes pueden parecer o muy pequeñas o muy grandes. Ejemplo: medir 10 o 100 amperios, podría parecer normal debido a que la cifra involucrada no es muy grande. Comparemos la medición anterior con la medición de 1 o 100 Ohmios. En el primer caso: 1 o 100 amperios es una cantidad apreciable de corriente eléctrica, que podría medirse en circuitos de potencia, pero que no es común en un

circuito electrónico que se encuentra implementado en una placa de circuito impreso. En el segundo caso: 1 o 100 ohmios es un valor muy pequeño comparado con la mayoría de las resistencias que se encuentran en los circuitos mencionados. Una resistencia o resistor pequeño causa un consumo grande de corriente, para una tensión dada (ver Ley de Ohm ). Consumo que no es necesario y se puede limitar con una resistencia de mayor valor. Para poder representar correctamente la cantidad medida se recurre a los múltiplos y submúltiplos de la unidad correspondiente. Los múltiplos y submúltiplos se expresan anteponiendo al nombre de la unidad correspondiente un prefijo que indica el factor por el cual se multiplicará.

Factor Prefijo

Símbolo

Factor

Prefijo Símbolo

1024

yotta

Y

10-1

deci

d

1021

zeta

Z

10-2

centi

c

1018

exa

E

10-3

mili

m

1015

peta

P

10-6

micro

μ

1012

tera

T

10-9

nano

n

109

giga

G

10-12

pico

p

106

mega

M

10-15

femto

f

103

kilo

k

10-18

atto

a

102

hecto

h

10-21

zepto

z

101

deca

da

10-24

yocto

y

Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Alessandro Volta. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (V), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (voltio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a André-Marie Ampère. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (A), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (amperio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Georg Simon Ohm. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (Ω), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (ohmio ), salvo en el caso de que inicie una frase o un título

LEY DE OHM La LEY DE OHM establece que la intensidad que circula por un conductor, circuito o resistencia, es inversamente proporcional a la resistencia (R) y directamente proporcional a la tensión (E).La ecuación matemática que describe esta relación es:

V I= R

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm. Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

VARIANTE PRÁCTICA Aquellas personas menos relacionadas con el despeje de fórmulas matemáticas pueden realizar también los cálculos de tensión, corriente y resistencia correspondientes a la Ley de Ohm, de una forma más fácil utilizando el siguiente recurso práctico:

Con esta variante sólo será necesario tapar con un dedo la letra que representa el valor de la incógnita que queremos conocer y de inmediato quedará indicada con las otras dos letras cuál es la operación matemática que será necesario realizar.

INDUCTANCIA Y CAPACINANCIA

La aplicación de la ley de Ohm a los circuitos en los que existe una corriente alterna se complica por el hecho de que siempre estarán presentes la capacitancia y la inductancia. Inductancia.- La inductancia hace que el valor máximo de una corriente alterna sea menor que el valor máximo de la tensión y se define como la resistencia de autoinducción que una bobina opone al paso de la corriente alterna. Si una corriente pasa por una bobina, establece un campo magnético que lo rodea. Cuando la corriente aplicada es alterna, cambia constantemente de sentido y magnitud, produciendo así un campo magnético variable. Este campo variable a...