Tema Corriente Resistencia Fuerza electromot 2015 I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
Departamento Académico de Física
UNT

Escuela de Ingeniería de Materiales
Curso:

FISICA II

Luis M. Angelats Silva

Tema:

Corriente, Resistencia y Fuerza electromotriz

Texto de referencia: Física Universitaria, Sears-Zemansky, Vol. II
Luis Angelats Silva

1. CORRIENTE ELÉCTRICA :
1.Corriente eléctrica: Es la circulación de la carga a través de un conductor.Como la corriente
eléctrica está producida por un campo eléctrico, ésta tiene el mismo sentido que el campo.

Movimiento real de electrones en un conductor metálico bajo la acción de un campo
eléctrico:
E

iones positivos

eF = -eE
Movimiento electrónico

Luis Angelats Silva

Intensidad de corriente eléctrica:
Definimos la corriente, denotada por I, va en la dirección en la que hay un flujo decarga
positiva.

q

A

I  dQ
dt
1 C/ s = 1 Ampere (A)

Velocidad de deriva y densidad de corriente:
La carga dQ que fluye hacia fuera
por el extremo del cilindro durante
el tiempo dt es:

vd

dQ q(nAvddt)  nqvd Adt

E

I  dQ nqvd A
dt

Donde:
n  Concentración de portadores (Densidad de carga) [C/m3]
vd  Velocidad de deriva o rapidez de arrastre [m/s]
y

de
J  I  nqvd [1A/m ] (Densidadcorriente)
A
2

 
ó J  nq
vd

Luis Angelats Silva

Solución:

Luis Angelats Silva

2. Resistividad:
La Resistividad () de un material se define como la razón de las magnitudes del
campo eléctrico y la densidad de corriente:

E
ρ
J
ó

J σ E

[V.m/A = .m]

(Definición de resistividad)

Ley de Ohm (forma microscópica)

Donde,  = 1/  CONDUCTIVIDAD [.m]-1 del conductor
La ley de Ohm: “en muchosmateriales (y parte de los metales), la relación de la densidad de
corriente al campo eléctrico es una constante  , la cual es independiente del campo eléctrico.
Observación: Aquellos materiales y dispositivos que no obedecen la ley de Ohm se dice
que son materiales NO OHMICOS.

Luis Angelats Silva

“Existen elementos de circuito, como los diodos o rectificadores, cuya resistencia no es unaconstante. Se dice que tales elementos son no lineales y se requiere un diagrama I versus
V para demostrar su comportamiento (ver Figs).

¿Cuál de las gráficas I vs V obedece la ley de Ohm para un conductor?

Pendiente =

1
R

16/06/2015
Luis Angelats Silva

3. Resistividad y Temperatura:

Luis Angelats Silva

Efecto de la temperatura e imperfecciones de red:
Cristal perfecto



Cristal
calentadoa
altas
temperaturas y con defectos de red

Conductor

  0
1T
Cu
T

Superconductor:

T

Luis Angelats Silva

Resistividad de un metal para cierto intervalo de temperatura (hasta 100°C aprox.):

(T)  0[1(T T0)]
  coeficiente de temperatura de la resistividad:

  1 
 T

Donde o  es la resistividad de una temperatura de referencia a To (0°C ó 20°C)
 (T)  resistividad a latemperatura T.

Ejercicio 1:
Para el cobre, la resistividad 0 a 20°C es 17.7 nm y el correspondiente coeficiente
 = 0.00393°C-1. Calcule la resistividad a 30°C. Rpta.18.4n
m

Luis Angelats Silva

3. Resistencia:
Para el conductor recto de longitud l y sección transversal
A, la diferencia de potencia V está dada por:

V  EL

Usando:

E ρJ
V  I
L
A

Definiendo:

R  L
A
V  IR

V
R
I

ó

V( L)I
A

[1 =1V/A]
Resistencia (del conductor)

Relación entre la resistencia y la resistividad

Expresión macroscópica de la ley de OHM:

“El nombre de resistencia indica la medida de la oposición de los hilos conductores
al movimiento de los electrones en su interior”.

y

R R0[1(T T0)]

Resistencia vs. Temperatura:
Luis Angelats Silva

Luis Angelats Silva

Solución:

Luis Angelats SilvaSolución:

Luis Angelats Silva

Ejercicios adicionales:
1. El radio del alambre de Nichrome calibre 22 es de 0.321 mm. (a) Calcule la resistencia
por unidad de longitud de este alambre, (b) Si una diferencia de potencial de 10 V se
mantiene a través de una longitud de 1.0 m de este alambre, ¿cuál es la corriente en el
alambre?; (c) ¿Cuál es la resistencia de 6.0 m de longitud del alambre de...