Ley de ohm

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Universidad Católica de Valparaíso Facultad de Ciencias Instituto de Física

LEY DE OHM

OBJETIVO Encontrar el modelo matemático que relacione la intensidad de corriente eléctrica, I, que fluye por una resistencia R con la diferencia de potencial, V, entre los extremos de la resistencia, y con el valor de la resistencia, R. I (V, R).

INTRODUCCION A LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

a) CORRIENTEELECTRICA Hay muchas materiales en los cuales hay partículas cargadas que pertenecen a los constituyentes atómicos de la substancia que pueden moverse al azar más o menos libremente en el interior de ellas. En esos materiales puede haber transferencia de carga eléctrica desde un punto a otro mediante un movimiento general de "arrastre" de partículas cargadas, bajo la acción de un campo eléctrico.Por lo cual se tiene corriente eléctrica cuando hay desplazamiento o movimiento neto de cargas eléctricas (electrones, iones u otras "partículas").

b) INTENSIDAD DE CORRIENTE Se define intensidad de corriente como el cuociente entre la carga neta que atraviesa una superficie S y el tiempo en que lo hace:

I = lím

∆t →0

∆q ∆t

[Ampere]

[1]

donde ∆q = n e, en que e es la carga delelectrón y n es un número entero.

c) LA RAPIDEZ DE LOS PORTADORES DE CARGA

Si se considera un trozo de conductor de largo dl y sección recta A que contiene n electrones por unidad de volumen. Cuando fluye una corriente constante a través de él, el número de electrones por unidad de volumen no cambia pues los electrones entran por un extremo y salen en igual número por el otro. El movimientode un electrón será irregular, pero si se considera que la rapidez promedio es v. Entonces el número de electrones en el volumen A ⋅ dl es n ⋅ A ⋅ dl y la carga eléctrica es:

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dq = n ⋅ A ⋅ dl ⋅ e

[2]

Si, esta carga atraviesa una sección del conductor (A) en un intervalo de tiempo dt, la intensidad de corrienteeléctrica es:
I= dq n ⋅ A ⋅ dl⋅ e = dt dt

y por lo tanto como dl = v ⋅ dt :
I= n ⋅ A ⋅ v ⋅ dt ⋅ e dt

así,

queda: v =

I nAe

[3]

Si se calcula la rapidez media de los electrones en un conductor típico para intensidades de corriente normales, (0.5 [A]), se encuentra que es pequeñísima. Sin embargo, el campo eléctrico que los pone en "movimiento" se propaga con enorme rapidez, dehecho próxima a la rapidez de la luz en el vacío.
d) FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem)

La circulación de corriente eléctrica en un circuito lleva a la disipación de energía a través de él en forma de calor; puede traducirse también, eventualmente, en la generación de otras formas de energía; por ejemplo, energía mecánica en un motor eléctrico. Toda esta energía debe ser proporcionada constantementepor la batería, la pila, la dínamo, etc. que mantiene las cargas fluyendo. Tales artefactos por producir movimiento de cargas en los conductores son medios de convertir energías de otros tipos a energía eléctrica. Así una batería eléctrica es un artefacto que convierte energía química en energía eléctrica. En un circuito eléctrico esta producción de energía eléctrica se manifiesta por la apariciónde fuerzas eléctricas que actúan sobre las partículas cargadas en el circuito, dando origen a la corriente eléctrica. Esto se describe diciendo que la batería, la dínamo, etc. producen una fuerza electromotríz (abreviadamente fem). En consecuencia una fuente de fem es un artefacto que entrega energía a las cargas que recorren el circuito conectado a ella. Ocurre que cada fem brinda a cada unidadde carga, para que recorra el circuito completo, cantidades iguales de energía que son características de cada fuente de fem, CUALQUIERA sea la carga que esté circulando. Por esto se define:

ε=

energía que se le entrega a cada carga q para recorrer el circuito completo carga

[4]

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Que una carga recorra todo...
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