Este documento presenta conceptos clave sobre corriente eléctrica, incluyendo la definición de corriente como la tasa de flujo de carga a través de una sección, la ley de Ohm que establece que la corriente es directamente proporcional al voltaje, y fórmulas para calcular resistencia, resistividad, potencia eléctrica y más. También explica factores que afectan la resistencia como la longitud, área, temperatura y tipo de material, y provee ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.

1. CICLO 2012-II Módulo:I
Unidad:IV Semana: 4
FISICA III
CARLOS LEVANO HUAMACCTO

2. CORRIENTE ELECTRICA

3. ORIENTACIONES
• Revisar el contenido teniendo en cuenta
La referencia bibliográfica propuesta para
esta semana.

4. CONTENIDOS TEMÁTICOS
• Corriente electrica
• Cooriente convencional
• Fuerza electromotriz
• Ley de ohm
• Leyes de Kirchhoff

5. Corriente eléctrica
La corriente eléctrica I es la tasa
del flujo de carga Q a través de + +Q
A
una sección transversal A en
una unidad de tiempo t. t
Alambr
Q 1C e
I= 1A= -
t 1s
Un ampere A es la carga que fluye a la tasa de un
coulomb por segundo.

6. Ejemplo 1. La corriente eléctrica en un alambre es de 6 A.
¿Cuántos electrones fluyen a través de un punto dado en un
tiempo de 3 s?
q
I = ; q = It
t I=6A
q = (6 A)(3 s) = 18 C
Recuerde que: 1 e- = 1.6 x 10-19 C, luego convierta:
 1e- 
18 C = ( 18 C )  -19 
= 1,125 x 10 electrons
20
 1.6 x 10 C 
En 3 s: 1.12 x 1020 electrones

7. Corriente convencional
Imagine un capacitor cargado con Q = CV al que se permite descargarse.
+ -
+ - Flujo de electrones: La dirección
+ - de e- que fluye de – a +.
Flujo de
e-
electrones + Corriente convencional: El movimiento de
+q de + a – tiene el mismo efecto.
Flujo convencional
Los campos eléctricos y el potencial se definen en
términos de +q, así que se supondrá corriente
convencional (incluso si el flujo de electrones
puede ser el flujo real).

8. Fuerza electromotriz
Una fuente de fuerza electromotriz (fem) es un
dispositivo que usa energía química, mecánica u
otra para proporcionar la diferencia de potencial
necesaria para corriente eléctrica.
Líneas de Batería Generador eólico
transmisión

9. Analogía de agua para FEM
Presión Constricción Presión Potencial Resistor Potencial
alta baja alto bajo
+ -
R
I Interruptor
Flujo Válvula
de agua E
Agua Bomba Fuente de
FEM
La fuente de fem (bomba) proporciona el voltaje
(presión) para forzar electrones (agua) a través de
una resistencia eléctrica (constricción estrecha).

10. Símbolos de circuito eléctrico
Con frecuencia, los circuitos eléctricos contienen
uno o más resistores agrupados y unidos a una
fuente de energía, como una batería.
Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:
Tierra Batería Resistor
+ -
+ - + -
- + - + -

11. Resistencia eléctrica
Suponga que se aplica una diferencia de potencial constante
de 4 V a los extremos de barras geométricamente similares
de, por decir, acero, cobre y vidrio.
Acero Cobre Vidrio
Is Ic Ig
4V 4V 4V
La corriente en el vidrio es mucho menor para el acero o el hierro, lo
que sugiere una propiedad de los materiales llamada resistencia
eléctrica R.

12. Ley de Ohm
La ley de Ohm afirma que la corriente I a través de un
conductor dado es directamente proporcional a la
diferencia de potencial V entre sus puntos extremos.
Ley de Ohm = I ∝ V
La ley de Ohm permite definir la resistencia R y escribir las siguientes
formas de la ley:
V V
I= ; V = IR; R=
R I

13. Ejemplo 2. Cuando una batería de 3 V se
conecta a una luz, se observa una
corriente de 6 mA. ¿Cuál es la resistencia
del filamento de la luz?
V 3.0 V
R= =
I 0.006 A
R = 500 Ω
+ -
R
La unidad SI para la resistencia I 6 mA
eléctrica es el ohm, Ω: V=3V
1V
1Ω= Fuente de
1A FEM

14. Símbolos de circuito de laboratorio
A
+
V fem Reóstato
-
Voltímetro Fuente de Amperímetro Reóstato
FEM

15. Factores que afectan la resistencia
1. La longitud L del material. Los materiales más largos tienen mayor
resistencia.
L 2L
1Ω 2Ω
2. Elárea A de sección transversal del material. Las
áreas más grandes ofrecen MENOS resistencia.
A 2A
2Ω
1Ω

16. Factores que afectan R (Cont.)
3. La
temperatura T del material. Las temperaturas
más altas resultan en resistencias más altas.
R > Ro
Ro
4. El tipo del material. El hierro tiene más resistencia eléctrica que un
conductor de cobre geométricamente similar.
Ri > Rc
Cobre Hierro

17. Resistividad de un material
La resistividad ρ es una propiedad de un material que determina su resistencia
eléctrica R.
Al recordar que R es directamente proporcional a la longitud L e
inversamente proporcional al área A, se puede escribir:
L RA
R=ρ or ρ=
A L
La unidad de resistividad es el ohm-metro (Ω•m)

18. Ejemplo 3. ¿Qué longitud L de alambre de
cobre se requiere para producir un resistor
de 4 mΩ? Suponga que el diámetro del
alambre es 1 mm y que la resistividad ρ del
cobre es 1.72 x 10-8 Ω .m .
π D π (0.001 m)
2 2
A= = A = 7.85 x 10 m -7 2
4 4
L RA (0.004 Ω )(7.85 x 10-7 m 2 )
R=ρ L= =
A ρ 1.72 x 10 Ωg -8
m
La longitud requerida es: L = 0.183 m

19. Coeficiente de temperatura
Para la mayoría de los materiales, la resistencia R cambia en proporción a
la resistencia inicial Ro y al cambio en temperatura ∆t.
Cambio en
resistencia: ∆R = α R0 ∆t
El coeficiente de temperatura de la resistencia, α es
el cambio en resistencia por unidad de resistencia
por unidad de grado en cambio de temperatura.
∆R 1
α = ; Unidades :
R0 ∆t C°

20. Ejemplo 4. La resistencia de un alambre de
cobre es 4.00 mΩ a 200C. ¿Cuál será su
resistencia si se calienta a 800C? Suponga
que α = 0.004 /Co.
Ro = 4.00 mΩ; ∆t = 80oC – 20oC = 60 Co
∆ R = α R0 ∆ t ; ∆ R = (0.004 / C )(4 mΩ )(60 C )
0 0
∆R = 1.03 mΩ R = Ro + ∆R
R = 4.00 mΩ + 1.03 mΩ
m
R = 5.03 mΩ

21. Potencia eléctrica
La potencia eléctrica P es la tasa a la que se gasta la
energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.
Para cargar C: Trabajo = qV
V q
Trabajo qV q
P = = e I =
t t t
Sustituya q = It , entonces: I
V
VIt
P= P = VI
t

22. Cálculo de potencia
Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la
potencia eléctrica a partir de cualquier par de los
siguientes parámetros: corriente I, voltaje V y
resistencia R.
Ley de Ohm: V = IR
2
V
P = VI ; P = I R; P =
2
R

23. Ejemplo 5. Una herramienta se clasifica en 9 A
cuando se usa con un circuito que proporciona
120 V. ¿Qué potencia se usa para operar esta
herramienta?
P = VI = (120 V)(9 A) P = 1080 W
Ejemplo 6. Un calentador de 500 W extrae una corriente de 10 A.
¿Cuál es la resistencia?
P 500 W R = 5.00 Ω
P = I R; R = 2 =
2
I (10 A) 2

24. Resumen de fórmulas
Corriente Q 1C
eléctrica: I= 1A=
t 1s
Ley de Ohm
V V
I= ; V = IR; R=
R I
1 volt
Resistencia = 1 ohm =
1 ampere

25. Resumen (Cont.)
Resistividad de L RA
materiales: R=ρ or ρ=
A L
Coeficiente de temperatura de la resistencia:
∆R 1
∆R = α R0 ∆t α =
R0 ∆t
; Unidades :
C°
2
Potencia eléctrica V
P: P = VI ; P = I R; P =
2
R

26. CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE
INVESTIGACIÓN SUGERIDAS

27. GRACIAS