Corriente electrica

1

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD DE CIENCIAS BASICAS
Física III Ciclo: II/ 2011 I/2006220062020II/2 006

CORRIENTE ELECTRICA Y RESISTENCIA ELÉCTRICA

5.1. Corriente eléctrica. 3 5.2. Densidad de corriente. 5.3. Resistencia, resistividad y conductividad. Variación de la resistividadbcon a2  2 la temperatura. 4 5.4. La ley de Ohm. 5.5.Transferencias de energía en un circuito eléctrico. 5.6. Fuerza electromotriz. 5.7. Cálculo de la corriente en un circuito cerrado simple. 5.8. Diferencias de potencial. 5.9. Resistores en serie y paralelo. 5.10. Circuitos de mallas múltiples. 5.11. Circuitos RC.

a3  b2 lim b2  4ac
x 

b  b 2a



5.1 CORRIENTE ELÉCTRICA Los electrones libres en un alambre conductor cilíndrico largo y aisladoestán en constante movimiento, estos se mueven aleatoriamente en todas direcciones, de modo que si imaginamos una sección transversal durante un período de tiempo más o menos largo, encontraríamos que en promedio, el mismo número de electrones pasa en direcciones opuestas a través de la superficie, esto hace que el flujo neto de cargas sea cero. Si los extremos del conductor se conectan a unabatería con una diferencia de potencial V , se establece un campo eléctrico en el interior del conductor, tal que si el conductor tiene una longitud L , el campo tiene magnitud E  V L . Este campo eléctrico, actúa sobre los electrones libres y establece un flujo de electrones en dirección opuesta al campo, como se muestra en la figura 1. Si la batería pudiera mantener la diferencia de potencial, lascargas continuarían circulando indefinidamente. Si a través de una superficie pasa una carga neta dq en un intervalo de tiempo dt , se dice que se ha establecido una corriente eléctrica i , en donde:

i

dq dt

(5.1)

UCB. FIA. UES. Ing. Edgar Rodríguez.

2

Figura 1. Conductor en un campo uniforme

La unidad de corriente es SI es: 1 ampere = 1 coulomb/segundo La carga neta que pasaa través de la superficie en cualquier intervalo de tiempo se halla al integrar la corriente.
q  idt


q t

(5.2)

Si la corriente es constante en el tiempo, la carga q que fluye en el tiempo t determina la corriente i , de acuerdo con:

i

(5.3)

En condiciones estables la carga no se reúne ni se escapa de cualquier punto del conductor idealizado. La corriente eléctrica i es lamisma en todas las secciones transversales de un conductor, aun cuando el área de la sección transversal pueda ser diferente en diferentes puntos. Por convención se acepta que la dirección de la corriente es la dirección en la que se moverían las cargas positivas, aun cuando los mismos portadores de carga sean negativos. La corriente es escalar y no vector aunque se le asigne una dirección, noobedece la ley de suma de vectores, por ejemplo, en cualquiera de las dos derivaciones que se muestran se cumple que:

i1  i 2  i 3

UCB. FIA. UES. Ing. Edgar Rodríguez.

3

5.2 DENSIDAD DE CORRIENTE. La corriente eléctrica es una cantidad macroscópica, característica de un conductor en particular. La densidad de corriente es una cantidad microscópica relacionada con la corriente. Es vectory característica de un punto dentro de un conductor y no de todo el conductor. Si la corriente se distribuye uniformemente en un conductor de sección transversal de área A , la magnitud de la densidad de corriente para todos los puntos en esa sección transversal es constante y dada por:

j i A

(5.4)

El vector j en cualquier punto está orientado en la dirección en que se movería unportador de carga positiva en ese punto. Para una superficie en particular (que no necesariamente es plana) que corte de un lado al otro un conductor, i es el flujo del vector j .

i

 jd A





(5.5)

El campo eléctrico produce una fuerza sobre los electrones, pero no hay una aceleración neta, se origina una velocidad de deriva constante vd , así como la velocidad de una bola bajo...