Unidad III Electromagnetismo

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Unidad # III Electrodinámica
3.1 Introducción
3.2 Definición de Corriente eléctrica
3.3 Vector densidad de corriente.
3.4 Ecuación de continuidad
3.5 Ley de Ohm
3.6 Resistencias en serie y paralelo
3.7 ley de Joule
3.8 Fuente de fuerza electromotriz
3.9 Leyes de Kirchoof
3.10 Resistividad y efectos de la temperatura
3.11 Circuitos R – C en serie

3.1 Introducción.
En las unidades anteriores seha tratado principalmente de los campos
electrostáticas en el vació, conocido también como el espacio libre, o sea,
un espacio en el que no hay materiales, en consecuencia todo lo que se a
desarrollado hasta ahora se le puede considerar como la teoría del campo
en el vació.
Siguiendo la misma idea lo que se desarrollara en la presente unidad se le
puede considerar como la teoría de los fenómenoseléctricos en el espacio
material y pronto veremos que la mayoría de las formulas deducidas en los
temas anteriores son todavía aplicables aunque algunas puedan necesitar
cierta modificación.
Los campos eléctricos pueden existir tanto en el vació como en los medios
materiales y estos se clasifican en términos muy amplios de sus
propiedades eléctricas: como conductores y no conductores. A estosúltimos se les puede llamar aisladores o dieléctricos. En un sentido amplio
los materiales pueden clasificarse en términos de su conductividad σ, en
mhos por metro /m o en siemens por metro s/m , como conductores y no
conductores. La conductividad de un material depende normalmente de la
temperatura y de la frecuencia, un material de alta conductividad (σ >> 1)
se conoce como metal, mientras que unode baja conductividad (σ << 1) se
conoce como aislador. A un material cuya conductividad se encuentra entre
la de los metales y los aisladores se le llama semiconductor.
La conductividad de los metales aumenta en general al disminuir la
temperatura; a temperaturas cercanas al cero absoluto (T = 00K), algunos
conductores exhiben conductividad infinita y a estos se les llama
superconductores, como elcaso del plomo y aluminio que a 4 0K su
conductividad es del orden de 1020 /m

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Iniciaremos el estudio ocupándonos tan solo de los metales y de los
aisladores cuya diferencia consiste en la cantidad de electrones disponibles
para la conducción de corriente.
Algunos ejemplos de estas corrientes son, desde las grandes corrientes que
constituyen los relámpagos hasta las diminutas corrientesnerviosas que
regulan nuestra actividad muscular.
La familiarización que se tiene de la corriente como consecuencia de las
cargas que fluyen por los conductores sólidos, o
líquidos, los
semiconductores, los gases e incluso en el vació no es de gran parte del
todo desconocido, ya que los alumbrados domésticos, baterías, circuitos
integrados, lámparas fluorescentes, por espacios al vació(los tubos deimagen de la televisión) etc., son ejemplos de las corrientes en los
diferentes medios respectivamente.
3.2 Corriente eléctrica.
Las corrientes eléctricas en general tienen como causa el movimiento de
cargas eléctricas. En la corriente de convecciòn a diferencia de la corriente
de conducción, no intervienen conductores y en consecuencia no se
satisface la ley de Ohm.
La corriente de convecciòn ocurrecuando una corriente pasa a través de
un medio aislante; como un líquido, un gas enrarecido o vació.
La corriente que pasa a través de un área dada se define como la carga
eléctrica que pasa por el área por unidad de tiempo, es decir:
I

dQ
dt

Así en una corriente de un ampere, la transferencia de carga esta teniendo
lugar a razón de un coulomb por segundo.
Si consideramos un filamento como elde la siguiente figura:



Si hay un flujo de carga, de densidad ρv , a la velocidad u  u y a y por la
ecuación anterior, la corriente que pasa por el filamento es:
Q
l
I 
 v S  v Su y
t
t

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Si definimos la densidad de corriente en un punto determinado como la
corriente que pasa por un área de unidad normal en ese punto, la densidad
de corriente en dirección y, Jy esta...