guia

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Física
FI2A3 - Métodos Experimentales
Semestre Otoño 2009
Profesores: Denise Criado, Claudio Falcón, Nicolás Mujica

GUIA DE LABORATORIO Nº1 (Parte teórica)

Introducción a circuitos de corriente continua
Objetivos
Familiarizarse con normas de seguridad básicas en el Laboratorio.
Familiarizarse con el usoapropiado de fuentes de corriente continua y
multímetro.
Reconocer los conceptos de campo eléctrico, diferencia de potencial,
intensidad de corriente, resistencia y potencia eléctrica.
Estudiar la Ley de Ohm y las Leyes de Kirchoff.
Estudiar la caída de voltaje en elementos óhmicos y no óhmicos.

Introducción
La siguiente guía, es una referencia rápida, a los conceptos usados en estelaboratorio. Un tratamiento más detallado deberá ser buscado en libros tratados en
Electricidad y Magnetismo.
I.- Fuerza de Colulomb
En 1785, Charles Coulomb describió la fuerza que existe entre cargas estáticas,
dándole su nombre.
Si tenemos dos partículas estáticas de cargas “q1” y “q2”, separadas por una
distancia “r”, se encuentra que la fuerza debido a sus cargas cumple con:
qq
F " 1 22r
Si esta relación se expresa en unidades del SI, o sea, cargas en Coulomb, C,
distancia en metros, m, y fuerza en Newton, N, encontramos que en el vacío:
1 q1q2
F =
!
4 "#0 r 2

1
Nm2
$ 9 %10 9 2 , y ! 0 se conoce como la permitividad del espacio
4 "#0
C
vacío.
!
Vectorialmente la expresión anterior la podemos escribir como:
r
qq r
F = kE 1 32 r12
!
r12
en donde

!

II.-Campo eléctrico.
Si ubicamos una carga puntual “Q” en el espacio, este se ve modificado por la
aparición de un campo, conocido como campo eléctrico.
Para notar su efecto, podemos obtener la interacción que genera este campo sobre
otra carga “q”. La interacción, queda expresada por la fuerza:
r
r
F = qE
De esta expresión, podemos obtener el campo eléctrico generado por la carga
puntual“Q”:
qQ r
! r r kE 3 r12
F
Q r
r12
E= =
= k E 3 r12
q
q
r12
Si ubicamos “Q” en el origen, la expresión queda:
r
Qr
E(r) = kE 3 r
r
!
Si cambiamos la partícula de carga “Q”, por un continuo de carga de densidad
dq
!=
, de volumen “V”, obtenemos que el campo es:
dV
! r
#dV r
E(r) = kE "
r
r3
V
En el SI, la unidad de medida del campo eléctrico es N/C.
!
III.- Diferencia dePotencial

Si al mover una carga “q”, entre dos puntos “A” y “B”, en una zona con un campo
eléctrico “E”, realizamos trabajo, la energía potencial eléctrica se verá modificada por
–WAB. Se define la diferencia de potencial eléctrico como el cuociente entre el cambio
de energía eléctrica debido al movimiento de la carga “q”, y su valor ”q”.
Matemáticamente podemos obtener:
B r
r
# % F $ ds
Br
r
"U #W AB
A
"VAB =
=
=
= # % E $ ds
q
q
q
A
La unidad de medida en el SI de la diferencia de potencial eléctrica es el Volt, V.
Habitualmente, al trabajar en circuitos, se usan los términos “caída de voltaje” o “caída
!
de tensión eléctrica” para referirse a diferencia de potencial.
Podemos definir el término potencial eléctrico en un punto V (r ) , como la
diferencia depotencial entre este punto e infinito, en donde consideramos que el
potencial eléctrico es cero. Matemáticamente:
r r
r
V(r) = " % E # d s
$

!

Al representar circuitos, una fuente de voltaje continuo (o sea, un aparato capaz de
generar una diferencia de potencial entre dos terminales), será simbolizada por:

en donde, la línea más larga representa el extremo a mayor potencial eléctrico.III.- Corriente eléctrica.
Al aplicar una diferencia de potencial sobre un conjunto de cargas, generamos un
campo eléctrico dado por:
r
r
E = "#V
A la vez este campo genera una fuerza sobre las cargas, y su aceleración
correspondiente.
Definimos la corriente eléctrica como la variación de la cantidad de carga en el
tiempo. Matemáticamente. !
dq
I=
dt
Si las cargas están en C y...