ELECTRODINÁMICA

FORMULARIO DE ELECTRODINÁMICA

PROFESOR ARTEMIO ACOSTA
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1. Intensidad de la corriente I :

Representa la cantidad de carga circulante en cada unidad de tiempo. En el SI la unidad es el ampere que corresponde a la circulación de un coulomb en cada segundo.
Intensidad de corriente = carga circulante / tiempo empleado

I = Q / t

2. Resistencia de un conductor de longitud L ,
sección transversal A y resistividad eléctrica r :

R = r.L / A

Resistencia: Es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente eléctrica.
En el SI las unidades son:

Para medir R se usa el ohm (símbolo omega),

L en metros,

A en metros cuadrados y

r en ohm.metro


Otras unidades empleadas son:

R (omega),

L ( m ),

A ( milímetro cuadrado ),

r (omega.milímetro cuadrado / metro )


3. Ley de Ohm para un circuito básico:

E = R.I
I = E / R
R = E / I

E: Tensión aplicada, voltaje de la fuente de voltaje, diferencia de potencial.

Su unidad es el volt.
También llamada fuerza electromotriz (FEM), representa la energía suministrada a cada unidad de carga, para impulsarla a desplazarse a través de un conductor, en una dirección determinada por la polaridad de la fuente de voltaje ( pila o batería )

R: resistencia eléctrica del circuito, medida en ohms

I: intensidad de la corriente eléctrica en el circuito, medida en amperes.

Ejemplo: Con una batería de 12 volt conectada a una resistencia de 6 ohms se obtiene una intensidad de corriente:

I = E / R
I = 12 volts / 6 ohms
I = 2 amperes

4. Ley de Ohm para una resistencia R, atravesada por una corriente I:

E = R.I

E: caída de tensión en la resistencia, voltaje entre los extremos de la resistencia, diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia R. Es la energía consumida por cada unidad de carga al atravesar la resistencia.

Ejemplo: Una corriente de 5 amperes al atravesar una resistencia de 120 ohms, produce una caída de tensión:

E = R.I
E = 120 ohms. 5 amperes
E = 600 volts
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PREFIJOS DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES. (SI)

A. MULTIPLOS: kilo = k = 1000 = 10exp3
Mega = M= 1millon = 10exp6
Giga = G= 10exp9
Tera = T = 10exp12
B. SUBMULTIPLOS:
mili = m = milésima = 1 / 1000 = 10 exp- 3
micro = u = 1 millonésimo = 10 exp-6
nano = n = 10 exp-9
pico = p = 10 exp-12



5. Circuito con tres resistencias en serie.

Características:
a. Las intensidades son iguales en cada resistencia
I1 = I2 = I3 = It

b. La suma de los voltajes, o caídas de tensión en las resistencias, es igual a la tensión aplicada:

E 1 + E 2 + E 3 = Et
c. Resistencia total o resistencia equivalente:

Rt = R1 + R2 + R3 ;

Rt = Et / It
d. La caída de tensión en cada resistencia:
E 1 = R1.I1 ;
E 2 = R2.I2 ;
E 3 = R3.I3

Ejemplo: Tres resistencias de 10, 20 y 30 ohms se conectan en serie con una tensión de 120 volts. Determinar:

a. La resistencia total.
b. La intensidad de la corriente en el circuito.
c. La caída de tensión en cada resistencia.

Solución:

a. Rt = R1 + R2 + R3
Rt = 10 ohm + 20 ohm + 30 ohm = 60 ohm

b. La intensidad de la corriente I = Et / Rt
I = 120 V / 60 ohm

I = 2 A

c. Las caídas de tensión son :


E 1 = R1.I = 10 ohm. 2 A = 20 V ;
E 2 = R2.I = 20 ohm . 2 A = 40 V
E 3 = R3.I = 30 ohm . 2 A = 60 V

6. Circuito con tres resistencias en paralelo.

Características:
a. La suma de las intensidades es igual a la intensidad total
I1 + I2 + I3 = It

b. Son iguales los voltajes, o caídas de tensión, en las resistencias conectadas en paralelo
E 1 = E 2 = E 3 = Et
c. Resistencia total o resistencia equivalente:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 +1/ R3 ;

Rt = Et / It
d .Intensidad de corriente en cada resistencia :
I1 = E 1 / R1 ;
I2 = E 2 / R2 ;
I3 = E 3/ R3

NOTA. Para dos resistencias en paralelo:
Rt = (R1.R2 / (R1 +R2)

Ejemplo: Tres resistencias de 10, 20 y 30 ohms se conectan en paralelo con una tensión de 120 volts. Determinar:
a. La resistencia total.
b. La intensidad de la corriente en cada resistencia.
c. La intensidad de la corriente total en el circuito.

Solución:
a. 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 +1/ R3
1/Rt = 1/10 ohm + 1/20 ohm +1/ 30 ohm
Rt = (60/11) ohm
b. I1 = E / R1 ;
I2 = E / R2 ;
I3 = E/ R3
c. It = I1 + I2 + I3

7. Energía eléctrica (W) y potencia eléctrica (P):

W = E.I.t = (Eexp2). t / R = (Iexp2).R.t

P = W / t P = E.I = (Eexp2) / R = (Iexp2).R

Unidades del SI: La energía se mide en joules y la potencia en watts

Ejemplo: Determinar la resistencia eléctrica del filamento de un foco encendido con un voltaje de 220 volts, si su potencia de consumo es de 100 watts.

Solución:

En la expresión P = Eexp2 / R
R = Eexp2 / P
R = ( 220 volt)( 220 volt) / 100 watt R = 484 ohms.

Nota.- Al medir el valor de la resistencia con el foco apagado se obtiene una lectura menor de 100 ohms. Los metales al calentarse aumentan su resistencia, debido a la mayor agitación molecular.

8. Ley de Joule:

Calor producido en una resistencia R atravesada por una corriente I, en un tiempo t:
Calor = (Iexp2).R.t

Equivalencias:
1 joule = 0,24 calorías; 1 caloría = 4,18 joules;

1 kWh = 3,6x10exp6 joules

Ejemplo: Una resistencia de 10 ohms se conecta a una red de 220 volt. Calcular la energía calorífica producida en 10 minutos. Respuesta en joules, calorías y kilowatt.hora.

Solución:
La intensidad de la corriente I = E / R
I = 220 volts / 10 ohms

I = 22 amperes

El calor producido en 10 minutos ó 600 segundos:
Calor = Iexp2.R.t
calor = ( 22 A )( 22 A ). ( 10 ohm ). ( 600 s )

calor = 2 904 000 joules

Para expresar en calorías, se reemplaza 1 J = 0,24 cal
calor = 2 904 000 joules. 0,24 cal/J
calor = 696 960 cal
Para convertir joules a kWh, se usa la equivalencia
1 kWh = 3,6x10exp6 joules

calor = 2 904 000 J . ( 1 kWh / 3,6x10exp6J )

calor = 0,81 kWh



9. Símbolos de las unidades eléctricas en el SI:

ampere (A), volt(V), ohm (omega),

watt(W), joule (J), coulomb(C).

10. Relaciones entre las unidades:

ampere = coulomb / segundo ;
volt = joule / coulomb;
ohm = volt / ampere ;
watt = joule / segundo


AA02AG2001/13JUN2005/27mayo2009/2ag09