Sistema de la bicicleta

1. Conceptos fundamentales

Índice

1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1.1. Magnitudes eléctricas y unidades 1.2. Componentes, dispositivos y circuitos 1.3. Señales 1.4. Leyes de Kirchhoff

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1. Conceptos fundamentales

1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

•Magnitud es una propiedad medible de un objeto o suceso. •Propiedad medible: sele puede asignar un valor numérico basado en la experimentación. Ej.: tiempo, masa, carga, corriente, tensión, potencia ... • Valor de una magnitud es el producto de un valor numérico y de una unidad.Unidad es una cantidad conocida del mismo tipo que se toma como referencia. Ej.: t = 9,82 s q = 7,5 µC i = 3,6 mA •Magnitudes eléctricas fundamentales Carga, campo eléctrico, corriente, tensión,potencia ... v=9V p = 60 W

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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

Carga eléctrica •Algunos objetos ejercen fuerzas a distancia sobre otros después de frotarlos. Se dice que están electrificados o cargados con electricidad (hlektron, elektron, ámbar en griego). •Experimento: al frotar un bolígrafo atrae pedacitosde papel.

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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

•Existen dos clases de carga llamadas positiva (+) y negativa (-). •Experimento: frotamos dos trozos de plástico y los acercamos.

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1.1 Magnitudes eléctricas yunidades

•La relación cuantitativa que relaciona la fuerza, las cargas y la distancia se llama ley de Coulomb r rp1 r rp1 = ˆ r q1 ⋅ qp F1p q1 rp1 Fp1 = ke ⋅ ⋅ rp1 ˆ rp1 ˆ r rp12 rp1 qp r r r Fp1 1 F1p = − Fp1 ke = 4 ⋅p ⋅ ε N ⋅ m2 ke ≈ 9 ⋅109  C2   ε : permitividad dieléctrica  C2  N ⋅ m2    en el vacío 2 -12 C ε 0 ≈ 8.85 ⋅10 permitividad dieléctrica del vacío 2 N⋅m ε εr = es la permitividadrelativa (adimensional) ε0
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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

Si hay N cargas podemos aplicar el principio de superposición: r r Fp FpN N r r r r r r Fp = Fp1 + Fp2 + ..... + FpN = ∑ Fpi Fp2 r r rp1 r ˆ qp i =1 p1 Fp1 r rpN r q1 rp2 rp2 ˆ ˆ ........ rpN q2 qN
r q1 ⋅ qp q2 ⋅ q p q N ⋅ qp Fp = ke ⋅ 2 ⋅ rp1 + ke⋅ 2 ⋅ rp2 + ... + ke ⋅ 2 ⋅ rpN = ˆ ˆ ˆ rp1 rp2 rpN   r qN q1 q2 k ⋅ ⋅r + k ⋅ = q ⋅E = qp ⋅ e ˆ ˆ ˆ e 2 ⋅ rp2 + ... + ke ⋅ 2 ⋅ rpN  p p 2 p1  rp1 rp2 rpN  
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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

Campo eléctrico •El campo Ep es la fuerza por unidad de carga que actúa sobre qp. r r Fp N Ep = unidades :   qpC
r q1 q2 qN E p = ke ⋅ 2 ⋅ rp1 + ke ⋅ 2 ⋅ rp2 + ..... + ke ⋅ 2 ⋅ rNp = ˆ ˆ ˆ rp1 rp2 rpN r r r = E p1 + E p2 + ..... + E pN

•Suponemos que el campo eléctrico existe aunque no esté qp

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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

Tensión o diferencia de potencial •La tensión eléctrica vAB en un punto Arespecto a otro punto B es el trabajo por unidad de carga que hay que realizar para trasladar una carga de B a A. r r r F ⋅ dr = F ⋅ dr ⋅ cos ϕ F ϕ r Trabajo wAB que hay que A dr A r r realizar: _ wAB = ∫ F ⋅ dr + B q rp vAB vBA wAB es independiente del camino Fp 2 r r r r _ F = − qp ⋅ E Fp = qp ⋅ E + 1 B Ar r A r r Voltio wAB wAB = − qp ⋅ ∫ E ⋅ dr = − ∫ E ⋅ dr vAB = vA − vB = B B qp [V]
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1.1 Magnitudes eléctricas y unidades

Corriente •Intensidad de corriente eléctrica es la carga eléctrica que pasa por unidad de tiempo a través de una sección.
r E

+ + + S

+

∆q Im = ∆t

Corriente media en ∆t Corriente instantánea
1C 1A = 1s

∆q dq i = lim = dt ∆t → 0 ∆t

Unidad: amperio (A)

r...