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• Sayam Nirek Amil

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ELECTRODINAMICA

INTRODUCCION

La electrodinámica se fundamenta, en el movimiento de los electrones o cargas eléctricas que emplean como soporte un material conductor de la corriente eléctrica para desplazarse.

El presente trabajo se enfocara a la electricidad donde específicamente

en la parte

experimental el trabajo se desarrollara en el circuito eléctrico en serie.

En el circuito en serie vamos a poder medir intensidad de corriente, resistencia eléctrica, potencial eléctrico, y así poder llevar a la aplicación los conceptos plasmados en el marco teórico de este trabajo.

ELECTRODINAMICA

I. OBJETIVOS.

-

Conocer sobre la electrodinámica.

-

Llevar a la práctica los conocimientos aprendidos.

-

Ser capaces de armar un circuito eléctrico.

II. MARCO TEORICO.

2.1CORRIENTE ELECTRICA.

La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro.

Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica.

Para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario una fuente de energía externa.

Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con diferente potencial (tienen diferente carga), los electrones se moverán desde el cuerpo con potencial más negativo hacia el cuerpo con potencia más positivo.

Cuerpo

Cuerpo

negativo (-)

positivo (+)

---> Los electrones van de izquierda a derecha ---->

Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al potencial negativo.

Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un potencial negativo a un positivo. Este hueco es positivo (ausencia de un electrón) y circula en sentido opuesto al electrón.

La corriente eléctrica se mide en Amperios (A) y se simboliza como I.

Hasta aquí se ha supuesto un flujo de corriente da va de un terminal a otro en, forma continua. A este flujo de corriente se le llama corriente continua. Hay otro caso en que el

flujo de corriente circula, en forma alternada, primero en un sentido y después en el opuesto. A este tipo de corriente se le llama corriente alterna.

2.2 INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA.

La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa a través del conductor por unidad de tiempo, por lo tanto el valor de la intensidad instantánea, I, será:

Si la intensidad permanece constante, utilizando incrementos finitos de tiempo, podemos definirla como:

Si por el contrario la intensidad es variable la fórmula anterior nos dará el valor de la intensidad media en el intervalo de tiempo considerado. La unidad de intensidad de corriente en el Sistema internacional de unidades es el amperio.

2.3 RESISTENCIA ELECTRICA.

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω, y se mide con el ohmímetro.

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.

Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Comportamiento en corriente continua

Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prácticamente de la misma forma que si fuera ideal, esto es, transformando la energía eléctrica en calor. Su ecuación pasa a ser:

que es la conocida ley de Ohm para CC. Donde 

V= Tensión



I = Corriente

Resistividad de algunos materiales

Material

Resistividad (en 20°C-25ºC) (Ω·m)

Plata1

1,55 x 10-8

Cobre2

1,70 x 10-8

Oro3

2,22 x 10-8

Aluminio4

2,82 x 10-8

Wolframio5

5,65 x 10-8

Níquel6

6,40 x 10-8

Hierro7

8,90 x 10-8

Platino8

10,60 x 10-8

Estaño9

11,50 x 10-8

2.4 LEY DE POULLIET

La Ley de Pouillet establece que la cantidad de corriente eléctrica transportada a través de un conductor es proporcional al tiempo y a la intensidad de la propia corriente, bajo la relación:

Cuando la intensidad I viene expresada en amperios y el tiempo t en segundos, la cantidad de electricidad Q queda expresada en culombios. Si el tiempo está expresado en horas, la cantidad de electricidad aparece en amperios por hora, siendo un amperio por hora equivalente a 3600 culombios.

2.5 LEY DE OHM

Circuito mostrando la Ley de Ohm: Una fuente eléctrica con una diferencia de potencial V, produce una corriente eléctrica I cuando pasa a través de la resistencia R La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por muchos tipos de materiales conductores es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que: 

I = Intensidad en amperios (A)



V = Diferencia de potencial en voltios (V)



R = Resistencia en ohmios (Ω).

Esta ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:

Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I. Sin embargo, la relación:

sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, independientemente de si éste cumple o no con la Ley de Ohm.

2.6 ENERGIA ELECTRICA.

Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les pone en contacto por medio de un conductor eléctrico— y obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica. Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad. La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos. Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.

W= V q = V I t = I2 R t Donde: 

W (Joule)



V (Voltio)



I(Amperio)



R(Ohmio)

2.7 POTENCIA ELECTRICA.

Es la rapidez con la cual se realiza trabajo.

P= W/t

También

P= VI = I2R = (V2/R)

P= Watts

2.8 EFECTO DE JOULE.

Toda corriente eléctrica que atraviesa una resistencia eléctrica origina en ella un desprendimiento de calor que es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de corriente y al tiempo que dura la corriente.

Q=0.24I2Rt=0.24W

Donde:

Q (Calorías) W (Joule)

Aplicación del Efecto Joule.

Todos los artefactos eléctricos al estar en funcionamiento sufren un incremento de temperatura, es mas esto se aprovecha en algunos de ellos tales como la plancha, la cocina eléctrica, el soldador eléctrico, etc.

2.9 FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA.

Es todo aquel dispositivo capaz de transformar algún tipo de energía, en energía eléctrica aprovechable por las cargas. Las seis fuentes básicas de energía que se pueden utilizar son: frotamiento, presión calor, luz, magnetismo y acción química. Pila

Generador

2.10 CIRCUITO ELECTRICO.

Es el recorrido o conjunto de recorridos cerrados que siguen las cargas eléctricas formando una o varias corrientes.

Los circuitos pueden estar constituidos por generadores, resistencias. condensadores, bobinas, etc. El circuito más simple que puede existir está formado por una fuente Y una resistencia. Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos dos últimos.

2.10.1 Tipos de circuitos eléctricos

A) Circuito en serie Es aquel en que los elementos están colocados unos a continuación de otros. La corriente eléctrica tiene un único camino para recorrer el circuito.

Características:

B) Circuito en paralelo

Es aquel en que todos los elementos están conectados a los mismos puntos del circuito. La corriente eléctrica tiene tantos caminos para recorrer el circuito como elementos colocados en paralelo.

Características:

C) Circuito Mixto.

Combina el circuito Simple y el paralelo teniendo de esta forma un circuito más complejo pero más eficiente en la práctica.

-

LEY DE KIRCHOFF.

-

Primera Ley. “Ley de los nudos o ley de las corrientes”: La suma de corrientes que llegan a un nudo es igual a la suma de corrientes que salen.

Segunda Ley. La suma algebraica de las f.e.m. en una malla es igual a la suma de la caída de la potencia (IR) en cada resistencia de la malla)

III. PARTE EXPERIMENTAL (CIRCUITO EN SERIE)

3.1 MATERIALES.

-Batería de doce voltios - Interruptor - 3 foquitos de 4 voltios. - 3 sockets para los foquitos - Cable de cobre (de teléfono) - Cable de estaño.

3.2 PROCEDIMEINTO EXPERIMENTAL.

-

Procedimos a unir cada socket en ambos extremos con el cable de cobre, para realizar esta soldadura utilizamos cable de estaño fundido.

-

Luego de haber unido los tres sockets con el cable de cobre (en serie), procedemos a unir el cable de cobre con la batería y el interruptor (se soldó con estaño fundido), luego procedimos a poner cada foquito en cada socket, teniendo así un circuito en serie.

3.3 CALCULOS REFERENTES AL EXPERIMENTO.

3.3.1 Hallando el equivalente en Watts y la resistencia de cada foquito.

A) Hallando el equivalente en Watts de cada foquito. Si un foco de 220 voltios tiene una potencia de 100 watts, entonces un foquito de 4 voltios tendrá una potencia de:

220 volt 4

volt

100 watts X

X = 1.82 watts Los 3 foquitos presentan igual potencia de 1.36 watts

B) Hallando la Resistencia de cada foquito.

R= V2/ P Donde: V= Es el voltaje de la batería ( 12 voltios) P = Potencial del foquito (1.82 watts)

R= 122/ 1.82 = 79.12 Los 3 foquitos presentan igual resistencia de 79.12 3.3.2 Hallando la corriente en el circuito.

Cuando tenemos un circuito en serie la misma corriente (I) circula por los resistores.

V = V1 + V2 + V3 = IR1 + IR2 + IR3 V = I (R1 + R2 + R3)

De nuestro circuito:

12 = I (79.12 + 79.12 + 79.12)

I = 0.051 A

Observación: En nuestro circuito se cumplió que: V = V1 + V2 + V3 = IR1 + IR2 + IR3 12 = 0.051 (79.12 + 79.12 + 79.12) 12 voltios = 12 voltios

IV. CONCLUSIONES.

-

El destello del filamento delgado de alambre del foquito incandescente es provocado por la corriente eléctrica que fluye por el filamento. La energía eléctrica se transforma en energía térmica (mediante colisiones entre electrones móviles y los átomos del alambre), lo que provoca que la temperatura del alambre se eleve tanto que esta última comienza a brillar.

-

En un circuito en serie los voltajes se suman y la corriente es la misma en cada una de las resistencias.

-

En un circuito en paralelo las corrientes se suman y el voltaje es igual en cada resistor.

V. RECOMENDACIONES.

-

El cable de cobre se soldó a los extremos de cada socket con el estaño derretido por el calor, se utilizo estaño ya que el estaño da resistencia y dureza al cobre.

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Si es que se saca un foco del circuito los demás focos no prenden, ya que esto no seria un circuito cerrado.

-

Si ponemos un foco de menor voltaje y los otros dos de un voltaje 4 voltios entonces se produciría un corto circuito, ya que la corriente eléctrica que circulara va a ser mas grande y la resistencia disminuirá, debido a esto se puede llegar a producir la rotura de la fuente o la destrucción de los cables.

VI. BIBLIOGRAFIA.

GIANCOLI, D. 2002. Física Vol. II. Edit Pearson Education. México. MENDOZA, J. 1990. Física. Edit. Maguiño. Perú.

Este informe nos ayuda a ver cómo se puede tener un buen rendimiento en una labor minera ya que sin la ayuda del fluido eléctrico y el interior de mina quedaría oscuro y habría problemas en el desarrollo del trabajo. Por lo cual la mina tiene que tener un adecuado sistema eléctrico. Para lo cual se debe de conocer la cantidad de bombillas usaremos el potencial necesario para hacer funcionar el sistema