Unidad 6 - Electrodinámica PDF

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El presente trabajo proporciona la información sobre el tema de la "Electrodinámica" en la materia de Física General...

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Contenido Introducción...................................................................................................................................3 6.1 Definiciones de corriente, resistencia, resistividad, densidad de corriente y conductividad................................................................................................................................4 6.2 Ley de Ohm..............................................................................................................................5 6.3 Potencia....................................................................................................................................7 6.4 Leyes de Kirchhoff.................................................................................................................8 Conclusión....................................................................................................................................11 Referencias...................................................................................................................................12

Introducción. La electrodinámica se caracteriza porque las cargas eléctricas se encuentran en constante movimiento. La electrodinámica se fundamenta, precisamente, en el movimiento de los electrones o cargas eléctricas que emplean como soporte un material conductor de la corriente eléctrica para desplazarse. La electrodinámica consiste en el movimiento de un flujo de cargas eléctricas que pasan de una molécula a otra, utilizando como medio de desplazamiento un material conductor como, por ejemplo, un metal. Para poner en movimiento las cargas eléctricas o de electrones, podemos utilizar cualquier fuente de fuerza electromotriz (FEM), ya sea de naturaleza química (como una batería) o magnética (como la producida por un generador de corriente eléctrica), aunque existen otras formas de poner en movimiento las cargas eléctricas. Cuando aplicamos a cualquier circuito eléctrico una diferencia de potencial, tensión o voltaje, suministrado por una fuente de fuerza electromotriz, las cargas eléctricas o electrones comienzan a moverse a través del circuito eléctrico debido a la presión que ejerce la tensión o voltaje sobre esas cargas, estableciéndose así la circulación de una corriente eléctrica cuya intensidad de flujo se mide en amper (A). Conductor Eléctrico: Llamando simplemente alambre, son aquellos cuerpos cuyos átomos tienen exceso de electrones libres, por lo que permiten la circulación de la corriente eléctrica en su interior y tenemos como ejemplo los metales en el siguiente orden: oro, plata, bronce. No conductor eléctrico: Llamados también aislantes, son aquellos cuerpos cuyos átomos no tienen electrones libres por lo que permiten la circulación de la corriente eléctrica

6.1 Definiciones de corriente, resistencia, resistividad, densidad de corriente y conductividad. 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 Unidadesse 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, un fenómeno que puede aprovecharse 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. La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de unohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un material. Se designa por la letra griega rhominúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω•m).1 Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura. La densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir, intensidad por unidad de área. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:

La conductividad eléctrica es una medida de la capacidad de un material de dejar pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura. La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico E y la densidad de corriente de conducción J:

6.2 Ley de Ohm. La ley de Ohm se aborda la relación entre voltaje y corriente en un conductor ideal. Esta relación establece que: La diferencia de potencial (voltaje) a través de un conductor ideal es proporcional a la corriente a través de él. La constante de proporcionalidad se llama la "resistencia", R.

La ley de Ohm es dada por: V= I R

Donde V es la diferencia de potencial entre dos puntos que incluyen una resistencia R. I es la corriente que fluye a través de la resistencia. Para el trabajo biológico, a menudo es preferible utilizar la conductancia, g= 1/R; En esta forma la ley de Ohm es: Yo = g V 2. Material que obedece la ley de Ohm se llama "óhmico" o "linear" porque la diferencia de potencial a través de él varía de forma lineal con la corriente. 3. La ley de Ohm puede utilizarse para resolver los circuitos simples. Un circuito completo es uno que es un bucle cerrado. Contiene al menos una fuente de voltaje (proporcionando un aumento de energía potencial) y por lo menos una gota potencial decir, un lugar donde disminuye la energía potencial. La suma de los voltajes alrededor de un circuito completo es cero. 4. Un aumento de la energía potencial en un circuito causa un cargo pasar de un memora un potencial más alto (es decir. Voltaje). Tenga en cuenta la diferencia entre energía potencial y potencial. Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:

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.

6.3 Potencia. ¿Cuál es la diferencia entre alumbrarnos en una habitación con un foco de 25 watts y hacerlos con uno de 100 watts? Obviamente la intensidad lumínica será mayor con un foco de mayor potencia eléctrica. Todos los aparatos eléctricos requieren cierta potencia para poder funcionar. La potencia es la fuerza que desarrolla un elemento eléctrico y se mide en watts, hp (horse power), CV (caballos de vapor), entre otras. El llamado triángulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna.

El suministro de energía eléctrica a través de un circuito eléctrico está a cargo de la fuente de poder (fem), la cual almacena una energía potencial mientras el circuito este abierto; después de que se cierra, empieza a fluir la energía a través de los componentes del circuito (resistencias, capacitores, bobinas, etcétera).

Parte de la energía suministrada se pierde por calentamiento de los componentes y se disipa en el aire. La rapidez con la que se disipa se conoce como Potencia Disipada, la cual está dada por:

P= T/t Y como T = VQ, entonces, P=VQ/t Pero también Q = It, por lo que P=VIt/t Es decir, P=VI Donde: P= potencia V= voltaje suministrado I= corriente que pasas por el circuito Ahora bien, como por la ley de Ohm V = IR, si sustituimos en P = VI obtenemos P= I² R

6.4 Leyes de Kirchhoff. Las leyes de circuito de kirchhoff son dos igualdades que tienen que ver con la diferencia de actual y potencial (comúnmente conocida como voltaje) en el modelo de agrupan elementos de circuitos eléctricos. Primero fueron descritos por el físico alemán Gustav Kirchhoff en 1845. Esta había generalizado el trabajo de Georg Ohm y precedió a laobra de Maxwell. Ampliamente utilizado en ingeniería eléctrica, también se llaman reglas de Kirchhoff o simplemente las leyes de Kirchhoff.

Dos de las leyes de Kirchhoff pueden entenderse como corolarios de las ecuaciones del Maxwell en el límite de baja frecuencia. Son precisos para circuitos de DC y para circuitos de CA en las frecuencias donde las longitudes de onda de la radiación electromagnética son muy grandes en comparación a los circuitos.

Ley actual de Kirchhoff (KCL). Esta ley también se llama Kirchhoff primera ley, Kirchhoff punto regla o regla de Kirchhoff cruce (o regla nodal). El principio de conservación de la carga eléctrica implica: En cualquier nodo (empalme) en un circuito eléctrico, la suma de las corrientes que fluyen en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que fluyen de ese nodo o equivalente La suma algebraica de corrientes en una red de conductores en un punto es cero. Recordando esa corriente es una cantidad (positivo o negativo) firmado reflectante hacia o lejos de un nodo, este principio puede expresarse como:

n es el número total de ramas con las corrientes que fluyen hacia o lejos del nodo. Esta fórmula es válida para corrientes complejas:

Ley de las corrientes. Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff 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, y la suma de todos los nodos y la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

Ley de tensiones. Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.

Conclusión. En conclusión la electrodinámica consiste en el movimiento de un flujo de cargas eléctricas que pasan de una molécula a otra, utilizando como medio de desplazamiento un material o conductor. Para saber o determinar el paso de corriente a través de un conductor en funciona la oposición o resistencia que los materiales imponen sobre los electrones ocupamos la ley de Ohm, la cual dice que la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. La ley de Ohm que fue llamada así en honor a su descubridor, el físico alemán George Ohm se expresa mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios (Ω). La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA)Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula.

Referencias. 1.http://es.electrodinamicaeq6.wikia.com/wiki/Tema_6.1_Definiciones_de_corriente,_ resistencia,_resistividad,_densidad_de_corriente_y_conductividad. 2.- http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm 3.- http://equipoxelectrodinamica.blogspot.com/2014/11/63-potencia.html 4.- http://fisicageneral301.blogspot.com/2014/12/64-leyes-de-kirchhoff.html...