LEYES ELÉCTRICAS Y CIRCUITOS ELECTRICOS

 


                                                                  LEYES ELÉCTRICAS

                                                                   LA LEY DE OHM

La Ley de Ohm establece que la intensidad que circula por un conductor, circuito o resistencia, es inversamente proporcional a la resistencia (R) y directamente proporcional a la tensión (E).

                                                              LA LEY DE COULOMB

La ley de Coulomb dice que la intensidad de la fuerza electroestática entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que a ellas las separa.

                                                             LEYES DE KIRCHHOFF

a) Ley de nodos o ley corrientes

En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. Ficho de otra forma la suma de corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo.

                                                LEY DE MALLAS O LEY DE VOLTAJES

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión. Ficho de otra forma el voltaje aplicado a un circuito cerrado es igual a la suma de las caídas de voltaje en ese circuito.

                                                                     LEY DE WATT

La potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (V) del circuito y a la intensidad de corriente (I) que circule por él.

                                                                     LEY DE JOULE

Cuando la corriente eléctrica circula por un conductor, encuentra una dificultad que depende de cada material y que es lo que llamamos resistencia eléctrica, esto produce unas pérdidas de tensión y potencia, que a su vez den lugar a un calentamiento del conductor, a este fenómeno se lo conoce como efecto Joule.

                                                                  CIRCUITOS ELÉCTRICO

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores,condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

CORRIENTES ELECTRICAS

               CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material.  Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

                                                                     CORRIENTE CONTINUA

La corriente continua  se refiere al flujo continuo de carga electrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. A diferencia de la corriente alterna , en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica).

También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.

                                                                     CORRIENTE ALTERNA

Se denomina corriente alterna  a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilaciónsenoidal , puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, lasseñales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

POTENCIAL ELÉCTRICO Y CAPACITANCIA

 

                                                             POTENCIAL ELÉCTRICO

EL POTENCIAL ELÉCTRICO SOLO SE PUEDE DEFINIR PARA UN CAMPO ESTÁTICO PRODUCIDO POR CARGAS QUE OCUPAN UNA REGIÓN FINITA EN EL ESPACIO. SI DE CONSIDERA QUE LAS CARGAS ESTÁN FUERA DEL CAMPO ELÉCTRICO LA CARGAR NO CUENTA CON ENERGÍA Y EL POTENCIAL ELÉCTRICO EQUIVALE AL TRABAJO NECESARIO PARA LLEVAR LA CARGA.

EL POTENCIAL ELÉCTRICO (V) EN UN PUNTO ES EL TRABAJO REQUERIDO PARA MOVER UNA CARGA UNITARIA q DESDE EL PUNTO EN QUE ESTÁ UBICADA HASTA EL INFINITO, DONDE EL POTENCIAL ES 0.

 ENERGÍA Y EL POTENCIAL ELÉCTRICO EQUIVALE AL TRABAJO NECESARIO PARA LLEVAR LA CARGA DESDE DEL EXTERIOR DEL CAMPO HASTA EL PUNTO CONSIDERADO.

                                                                     CAPACITÁNCIA

Es la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación de la tensión en el circuito eléctrico. La resistencia es la oposición al flujo de la corriente eléctrica. También se define, a la Capacitancia como una propiedad de almacenar carga eléctrica entre dos conductores, aislados el uno del otro, cuando existe una diferencia de potencial entre ellos, como se observa en la figura siguiente, las dos placas actúan como conductores, mientras que el aire actúa como un aislante:

FUERZA ELÉCTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO

FUERZA ELÉCTRICA

¨La palabra electricidad proviene del vocablo griego elektron, que significa ámbar. El ámbar es una resistencia fósil transparente de color amarillo, producido en tiempos muy remotos por árboles que actualmente son carbón fósil.

¨Es la fuerza electrostática que se produce cuando un cuerpo se carga, esta fuerza se puede detectar por los efectos que causa sobre cuerpos livianos como polvo o pedacitos de papel. 

¨Los primeros fenómenos eléctricos fueron descritos por el matemático griego Tales nacido en mileto, región situada en el egeo, costa oeste de lo que hoy es Turquía el señalaba que al frotar el ámbar con una piel de gato podía atrae algunos cuerpos ligeros como polvo, cabellos o paja.

¨El físico alemán Otto de Guericke construyo la primera maquina eléctrica cuyo principio de funcionamiento se basaba en el frotamiento de una bola de azufre que al girar producía chispas eléctricas.

¨El holandés Peter Van Musschenbroek descubrió la manera de almacenar cargas eléctricas al utilizar la llamada botella de Leyden la cual esta construida con una botella de vidrio que actúa como aislante o dieléctrico.

¨La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.

¨Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende de el valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. 

¨LEY DE LOS POLOS DE LA ELECTRICIDAD

Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.

Fórmula para calcular la fuerza entre dos cargas es

F=k  q1q2/r²

Su constante siempre es K=9x10↑9

ESTUDIOS Y DESCUBRIMIENTOS DE CIENTÍFICOS SOBRE LA ELECTRICIDAD

El estadounidense Benjamín  Franklin observo que cuando un conductor con carga negativa terminaba en punta los electrones se acumulan en esa región y por repulsión abandonan dicho extremo fijándose sobre las moléculas  de aire o sobre un conductor cercano con carga positiva . De la misma manera un conductor cargado positivamente atrae a los electrones por la punta, arrancándolos de las moléculas de aire cercanas. Estos fenómenos se producen debido al llamado poder de puntas.

¨Charles coulomb científico francés estudio las leyes de atracción y repulsión eléctrica. Invento la balanza de torsión para medir la magnitud de la fuerza de atracción o de repulsión por medio del retorcimiento de una fibra fina y rígida.

¨Georg Ohm, físico alemán quien descubrió la resistencia eléctrica de un conductor y en 1827 estableció la ley fundamental de las corrientes eléctricas al encontrar la existencia de una relación entre la resistencia de un conductor, la diferencia de potencial y la intensidad de corriente eléctrica.

CAMPO ELÉCTRICO

¨Una carga eléctrica se encuentra siempre rodeada por un campo eléctrico. Las cargas de diferente signo se atraen y las de igual signo se rechazan, aun cuando se encuentran separadas. Esto quiere decir que las cargas eléctricas influyen sobre la región que esta a su alrededor; la región de influencia recibe el nombre de campo eléctrico. El campo eléctrico es invisible pero su fuerza ejerce acciones sobre los cuerpos cargados por ello es fácil detectar su presencia, así como medir su intensidad .

¨El electrón y todos los cuerpos electrizados tienen a su alrededor un campo eléctrico cuya fuerza se manifiesta sobre cualquier carga cercana a su zona de influenza. El campo eléctrico es inherente a la naturaleza del electrón e independiente de sus movimientos. No así el campo magnético que aparece solo cuando el electrón esta en movimiento.

¨Como el campo eléctrico no se puede ver, el ingles Michael Faraday introdujo, en 1823 el concepto de líneas de fuerza para poder representarlo gráficamente.

¨Las líneas de fuerza representan al campo eléctrico de una carga positiva salen radialmente de la carga.

¨Fórmulas

¨Para calcular la intensidad se emplea la siguiente fórmula:

¨

¨E= F/q

¨Para calcular su magnitud se emplea la siguiente fórmula

¨E=kq/r²