Presentación del tema de electrodinámica

1. Prof. Pedro Eche QuerevalúProf. Pedro Eche Querevalú
CTACTA
5to de Secundaria5to de Secundaria
20102010
Contenido TemáticoContenido Temático
RecursosRecursos
EvaluaciónEvaluación
BibliografíaBibliografía
CréditosCréditos
PresentaciónPresentación

2. Inicio
Nuestra vida está íntimamente relacionada
con fenómenos de naturaleza eléctrica.
En una planta de estación hidroeléctrica, la
energía mecánica de la caída de agua se
transforma en energía eléctrica mediante un
turbogenerador hidráulico.
En la iluminación de un árbol de Navidad, los
foquitos generalmente se encuentran
conectados en serie.
Los aparatos eléctricos de una casa se
conectan en paralelo, todos ellos se
encuentran sometidos a un mismo voltaje.

3. Inicio
LA ENERGÍA ELÉCTRICA Y EL CALOR: EFECTO JOULE
LA POTENCIA ELÉCTRICA
CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA
LEY DE NUDOS
LEY DE MALLAS
PROBLEMAS
Contenido Temático

4. Inicio
EFECTO JOULEEFECTO JOULE
Toda corriente eléctrica que atraviesa una resistencia eléctrica origina en
ella un desprendimiento de calor (se calienta) que es directamente
proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de corriente y al
tiempo que dura la corriente.
Q = I2
. R . t
Donde:
Q: Cantidad de Calor desprendido (J=Joules)
I: Corriente
R: Resistencia del material
t: tiempo
También el calor desprendido se expresa en “calorías”, por lo que la fórmula
anterior se expresa también así:
Q = 0,24 I . R . t
En donde se ha introducido el factor de conversión 0,24 que relaciona joules con
calorías.
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5. Inicio
EFECTO JOULEEFECTO JOULE
Cuando la corriente eléctrica atraviesa una resistencia, ésta se calienta. Este
fenómeno, conocido como el efecto Joule, fue descubierto por el físico inglés
James P. Joule allá por 1840 y es la base para el funcionamiento de muchos
aparatos que tenemos en casa, como la plancha, la terma eléctrica, la cocina
eléctrica, etc.
Una diferencia de potencial en un conductor establece una corriente eléctrica, los
electrones libres se aceleran y, en consecuencia, ganan energía cinética; sin
embargo esta energía adicional se convierte rápidamente en energía interna del
conductor por las colisiones entre los mismos electrones y los átomos que
conforman el conductor. El incremento de energía interna del conductor da lugar a
un aumento de temperatura y, en consecuencia, se produce calor.
“La energía disipada (E) por una resistencia está relacionada con el voltaje
(V), la intensidad de corriente (I) y el tiempo (t)”.
E = V . I . t
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6. Inicio
Aplicaciones del efecto JouleAplicaciones del efecto Joule
Todos los artefactos eléctricos, al estar en funcionamiento sufren un
incremento de temperatura, es más, ésta se aprovecha en algunos de
ellos tales como la plancha, la cocina eléctrica, el soldador eléctrico, la
secadora de cabello, etc.
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7. Inicio
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía.
“La potencia eléctrica (P) es la medida de la energía disipada o consumida por una unidad de
tiempo”
P = E / t P = V . I
Se lee: Potencia es igual a la energía dividido por el tiempo
En el SI la potencia se expresa en watt (W).
Un Watt de potencia indica un joule de energía disipada o consumida durante un segundo.
1 W = 1 J / s
Muchos artefactos electrodomésticos indican la potencia que consumen o que disipan, por
ejemplo, algunas planchas tienen una potencia de 2000 W. Las lámparas incandescentes se
venden según su potencia, hay de 25 W, 50 W, 75 W y 100 W, etc.
Conocer la potencia eléctrica de un aparato es importante, pues a partir de su valor podemos
conocer la energía que consumimos y pagamos. Muchas empresas distribuidoras de energía
eléctrica cobran su servicio de energía en kiloWatthora (KWh)
POTENCIA ELÉCTRICAPOTENCIA ELÉCTRICA

8. Inicio
“Un circuito eléctrico de corriente continúa es un conjunto de
baterías y resistencias unidas por conductores ideales de
resistencia igual a cero”
Un circuito eléctrico sencillo está conformado por baterías y
resistencias en un solo trayecto cerrado, denominado malla.
No obstante la mayor parte de los circuitos eléctricos está
conformada por varias mallas y los conductores se interceptan
en puntos denominados nudos.
En 1845 el alemán Gustav Robert Kirchoff descubrió dos leyes
para los circuitos eléctricos, estas leyes pueden ser
comprendidas a partir del principio de conservación de la carga
y de conservación de la energía
CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA

9. Inicio
LEY DE LOS NUDOSLEY DE LOS NUDOS
Primera Ley de Kirchoff.Primera Ley de Kirchoff.
Si aplicamos la conservación de la carga en un
sistema, afirmaremos que la carga neta que
ingresa a un nudo (o nodo) es igual a la carga
neta que sale de él. En términos de la corriente
eléctrica la primera ley de Kirchoff se expresa:
“La intensidad de corriente neta que llega a un
nudo es igual a la intensidad de corriente neta
que sale de él”
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∑ ∑= salenentran II
Circuito básico de dos nudos.
Un nodo es el punto del
circuito donde se unen mas de
un terminal de un componente
eléctrico

10. Inicio
Segunda Ley de Kirchoff.Segunda Ley de Kirchoff.
Utilizando la conservación de la energía,
Kirchoff dedujo que en una malla la fem neta
proporcionada por las baterías es igual a la
suma de los voltajes que reciben las
resistencias.
Las leyes de Kirchoffleyes de Kirchoff son útiles para determinar
la intensidad de corriente de un circuito en una
determinada resistencia.
LEY DE LAS MALLAS
∑∑∑ ∑ =→= IRV εε
Se llama malla en un circuito a cualquier
camino cerrado.
En el ejemplo de la figura hay tres mallas:
ABEF
BCDE
ABCDEF
El contorno de la malla está formado por
ramas. Hay tres ramas:
EFAB
BE
BCDE

11. Inicio
RECOMENDACIONES LEYES DE KIRCHOFF
Antes de aplicar las leyes de Kirchoff en un
circuito es necesario que identifiques los nudos
y mallas del circuito y, luego, realiza los
siguientes pasos:
Para aplicar la primera ley de Kirchoff en un
nudo:
1.Indica con una flechita el sentido de las
corrientes que entran y salen de un nudo. Es
arbitrario, es decir, puedes asumir cualquier
sentido siempre que elijas corrientes que entran
y salen.

12. Inicio
RECOMENDACIONES LEYES DE KIRCHOFF
Antes de aplicar las leyes de Kirchoff en un circuito es
necesario que identifiques los nudos y mallas del circuito
y, luego, realiza los siguientes pasos:
Para aplicar la segunda ley de Kirchoff en una malla:
1.Asume una corriente por cada malla, cuyo sentido es
arbitrario y tú lo eliges. Si una resistencia es compartida por
dos mallas, la corriente neta que circula por ella es la suma
de las corrientes de malla si estas circulan en el mismo
sentido, y la diferencia si circulan en sentidos contrarios.
2.Para las baterías, la femfem:
Se considera negativa (-E) cuando el sentido de
la corriente asumida en una malla cruza la batería del polo
positivo al polo negativo.
Se considera positiva (+E) cuando la corriente
cruza la batería del polo negativo al polo positivo.

13. Inicio
PROBLEMA 1PROBLEMA 1
¿Cuál será el valor de la resistencia interna de una secadora de cabello conectada a la
toma de 220 V si durante los 5 min que estuvo encendida desprendió 14000 cal?
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Solución:
Datos:
V=200 V
t= 5min = 300 s
Q= 14000 cal
R= ?
1.- Por la Ley de Ohm:
V = R . I I = V / R
2.- Por la ley de Joule:
Q = 0,24 I2
.R . t = 0,24 . V2
/ R2
.R . t = 0,24 V2
/ R . t
R = 0,24 . V2
/ Q .t = 0,24 . (220V)2
/ 14 000 cal . (300 s)
R = 249 Ω
Rpta.- La resistencia de la secadora es 249 Ω

14. Inicio
PROBLEMA 2PROBLEMA 2
La figura muestra parte de un circuito. Calcula la lectura del amperímetro ideal A.
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Solución:
1.- Sea Iamp la intensidad de corriente que
pasa por el amperímetro y asumimos que
sale del nudo. Aplicamos la Ley de nudos:
Rpta.- La lectura del amperímetro ideal es de 1A
AIAAI
IAAAII
ampamp
ampsalenentran
11213
1276
=→−=
+=+→=∑ ∑

15. Inicio
PROBLEMA 3PROBLEMA 3
La figura 1 muestra un circuito de corriente continua.
Determina la intensidad de corriente que circula por la
batería de 20V.
Solución:
1.- Observamos que hay dos mallas (I y II) y dos
nudos (A y B).
Asumimos el recorrido de la corriente de cada malla
en la fig. 2 y aplicamos la segunda ley de Kirchoff
para cada malla:
Malla I: +20V – 10 V = I1 (2Ω) + I1 (3 Ω)
10V = I1 (5 Ω) I1 = 2A
Malla II: +30V – 20V = I2 (5 Ω) + I2 (5 Ω)
10V = I2 (10 Ω) I2 = 1 A
2.- Observamos que la intensidad de corriente neta
que pasa por la batería de 20V es:
I1 - I2 = 2A - 1A = 1A sentido hacia arriba.
Rpta.- La intensidad de corriente que
circula por la batería de 20V es 1A
I1 I2
Malla I Malla II
A
B

16. Inicio
Actividades interactivasActividades interactivas
Recursos
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lúdicas

17. Inicio
Créditos
Electrodinámica – introducción
http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodinamica
Leyes de nudos
http://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/
Leyes de Kirchoff
http://www.nichese.com/leyes.html
Resistencias en serie y paralelo
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/27/ejemplo4-1.htm
Asociación de resistencias
http://centros.edu.xunta.es/contidos/internetenelaula/newton07/1bach/corriente_electrica/resistencias.htm?2&0
Circuitos equivalentes
http://www.ifent.org/lecciones/CAP05/CAP51.asp