Problemas Resuelto de Corriente Continua1 1233239398089066 2

5/14/2018 Problemas Resuelto de Corriente Continua1 1233239398089066 2 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/problemas-resuelto-de-corriente-continua1-1233239398089066-2-55ab4db43f56d 1/25

FISICA IICORRIENTE ELECTRICA I

PARTE.

*LEY DE OHM*POTENCIAL ELECTRICO

*LEY DE KIRCHHOFF, MALLAS Y

NODOS.



1. CORRIENTE CONTINUA

1.1 CORRIENTE ELECTRICA

1.2 EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA

1.3 CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

1.4 AMPERIMETROS Y VOLTIMETROS

1.5 LA LEY DE OHM. RESISTENCIAS ELECTRICAS

1.6 LA FUERZA ELECTROMOTRIZ, POTENCIA ELECTRICAS

1.7 CIRCUITOS ELECTRICOS, LEY DE KIRCHHOFF.



1.1 CORRIENTE ELECTRICA CORRIENTE ELECTRICAES:El movimiento ordenado y permanente de las partículas cargadas en un

conductor,Bajo la influencia de un campo eléctrico.

Efectos de la CorrienteEléctrica.

1. Efecto térmico

2. Efecto químico

3. Efecto magnético

4. Efecto lumínico



1.3 CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA . Amper (A):

Es la cantidad de carga coulomb (C) que pasa por una secciónDel conductor en una unidad de tiempo segundo (s).

q (C)

I (A) =

t (s)

RESISTENCIA ELECTRICA . OHM

Es la oposición que ofrece un conductor a la circulación de

Corriente eléctrica a través de el.

R =V (voltios)

I (ampere)

RESISTIVIDAD.

L (metro)

A (m2) R =ρ (Ohm*m)

La resistencia (R) delconductor Es directamenteproporcionalA la longitud (L).La resistencia (R) del

conductor Es inversamenteproporcional

http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/contenidos/senales01/electricidad/gifs/g140ant.gif&imgrefurl=http://cuadernotecnologiamargot.blogspot.com/2008_01_01_archive.html&usg=__8S2pt-rg3_MEc_ILX4cNs_178dA=&h=700&w=700&sz=15&hl=es&start=5&sig2=MiC0uTnv9RDWFVTqwXl7Rw&um=1&tbnid=UxOl5jP0s3d3dM:&tbnh=140&tbnw=140&ei=8i5pSbfSK9W_tgfWhpGrBw&prev=/images?q=resistencia+electrica&um=1&hl=es&rlz=1T4GPEA_esVE307&sa=G







El amperímetro El voltímetros

http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/imagenes/publicas/tam4/6f/6f2995chh7i7mimy.gif&imgrefurl=http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/ver.php?id_imagen=6f2995chh7i7mimy&usg=__ztXMB1HP8tHl9Aiy2nYQw5ZQ0U8=&h=369&w=700&sz=8&hl=es&start=19&sig2=U63jylN9L8n8vIjC4JbCpQ&um=1&tbnid=l_BvAVeAhnUoBM:&tbnh=74&tbnw=140&ei=4D9pSZmJIYiDtwfHn_WmBw&prev=/images?q=voltimetro&start=18&ndsp=18&um=1&hl=es&sa=N

http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://recursos.cnice.mec.es/bancoimagenes/contenidos/senales01/electricidad/gifs/g135ant.gif&imgrefurl=http://cuadernotecnologiamargot.blogspot.com/2008_01_01_archive.html&usg=__Rgy6SWA3R0S2tLUtqVwyogCZl44=&h=369&w=700&sz=8&hl=es&start=47&sig2=KlG7KPwfYvRlA00FuFzCog&um=1&tbnid=YAfnSWTPiFxq3M:&tbnh=74&tbnw=140&ei=Jj1pSZznINaQmQermYGmBw&prev=/images?q=amperimetro+y+voltimetros&start=36&ndsp=18&um=1&hl=es&rlz=1T4GPEA_esVE307&sa=N




Multimetros de pinza

Multimetros digital.



1.5 LA LEY DE OHM.RESISTENCIAS ELECTRICAS

La resistencia de un conductor Esproporcional a la diferencia dePotencial aplicada en sus extremosE inversamente proporcional a laIntensidad de corriente que por elCircula.

La diferencia de potencial en losextremos un conductor metálico atemperatura constante es

directamente proporcional a laintensidad de la corriente que circulapor dicho conductor.

R =V (voltios)

I (ampere)




RESISTENCIAS ELECTRICAS

LAS RESISTENCIAS Y SUNOMENCLATURA.



1.6 LA FUERZA ELECTROMOTRIZ,POTENCIA ELECTRICASLA FUERZA ELECTROMOTRIZ ES:

Es el trabajo o energía que deberealizarun generador para trasladar launidad de carga a través de todo elcircuito.

En un circuito completo, la fuerzaelectromotriz del generador esdirectamente proporcional a laintensidad de la corriente delcircuito, multiplicada por laresistencia total.

La fuerza electromotriz de ungenerador es igual a la suma de lasdiferencias de potencial externa einterna

el flujo de corriente siempre se producecuando el movimiento de electrones serealiza en una sola dirección, desde unacarga negativa a una carga positiva.

Para ello, es necesario que exista unadiferencia de potencial entre ambospuntos, es decir, un exceso deelectrones en un punto (negativo) y undefecto de electrones en el otro(positivo).

w (watt)E (voltios) =

q(c)

E (voltios) = I (ampere)Rt (ohm)

E (voltios) = Ve + Vi



POTENCIA ELECTRICAS

Definición:Se le llama potenciaeléctrica al trabajo que deberealizar sobre una carga porunidad de tiempo.

Unidades

1 vatios= 1voltio. 1 ampere

Ecuaciones

w (watt)P (vatios) =t(s)

P (vatios) = I (ampere). V

(voltios)

P (vatios)

= I2

(ampere). R (ohm)

Efecto Joule

Consiste en el proceso detransformación de energíaeléctrica en energía térmicaen una resistenciaatravesada por unacorriente.Q (calorías)= 0,24.I2 (ampere). Rt (ohm)

Q (Joule)= I2 (ampere). Rt (ohm)



1.7 CIRCUITOS ELECTRICOS,LEY DE KIRCHHOFF.

ELEMENTO DE UN CIRCUITO ELECTRICO.

DEFINICION:Es el conjunto de elementosindispensables para establecer ymantener una corriente eléctricacon su correspondienteutilización.

Consta de: el Generador, losReceptores, los Conductores yElementos de maniobra.



A). ). Actitud ante la adversidad (Números 13:30-31) ”Caleb hizo callar al pueblo ante Moisés, y dijo: Subamos a conquistar esa

tierra. Estoy seguro de que podremos hacerlo.Pero los que habían ido con él respondieron: No podremos combatir contra

esa gente. ¡Son más fuertes que nosotros!”

B ). Actitud frente a la oportunidad (Números 14:3)

“¿Para qué nos ha traído el Señor a esta tierra? ¿Para morir atravesados por la espada, y que nuestras esposas y nuestros niños se conviertan en botín de guerra? ¿No sería mejor que volviéramos a Egipto?”

C ). Solo una actitud correcta hace la diferencia. (NUMEROS 14:24)

“En cambio, a mi siervo Caleb, que ha mostrado una actitud diferente y me ha sido fiel, le daré posesión de la tierra que exploró, y su descendencia la heredará.”

TU ACTITUD DETERMINA TU ALTITUD TEXTO: NUMEROS 13;14



1.7 CIRCUITOS ELECTRICOS,LEY DE KIRCHHOFF.

ELEMENTO DE UN CIRCUITO ELECTRICO.

DEFINICION:Es el conjunto de elementosindispensables para establecer ymantener una corriente eléctricacon su correspondienteutilización.

Consta de: el Generador, losReceptores, los Conductores yElementos de maniobra.



1.7 CIRCUITOS ELECTRICOS

I = I1+ I2+In….. V = V1= V2=Vn…..

1Rn

1Rt

1R1

1R2

= + +

I = I1= I2=In…..

V = V1+ V2+Vn…..

R = R1+ R2+Rn…..

ECUACIONES:

ECUACIONES:



LEY DE KIRCHHOFF. Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante, estas son la

Ley de los nodos o ley de corrientes y la Ley de las "mallas" o ley de tensiones. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.1ª Ley de Kirchhoff o ley de mallas

A lo largo de una malla, la suma de fuerzaselectromotrices es igual a la suma de las

diferencias de potencial producidas en lasresistencias.Obsérvese que esta ley no es sino la ley de Ohmgeneralizada.

ΣV =Σ (I. R)

2ª Ley de Kirchhoff o ley de nudosEn un nudo, la suma de lascorrientes que entran es igual a lasde que salen, o bien, la

suma algebraica de corrientes en unnudo es nula.

ΣI entran = Σ I salenA la malla I:- 3 + 5 = I1 x 1 + I1 x 2 + I1 x 5 - I3 x 32 = I1 x 8 - I3 x 3 (ecuación 1)A la malla II: (observa que al no haber generadores Σ V = 0) 0 = I2 x 2 + I2 x 4 + I2 x 1 + I3 x 3

0 = I2 x 7 + I3 x 3 (ecuación 2)Aplicamos la 2ª ley de Kirchoff a uno de los dos nudos:ΣI entran = Σ I salenPor ejemplo al nudo B:I1 + I3 = I2 (ecuación 3)Resolviendo el sistema formado por las tres ecuaciones llegamos a la soluI1=20/101=0,198A.I2=6/101=0,0594A.I3 = -14/101 = - 0,138 A.

El signo negativo de I3 quiere decir que, en realidad, dicha corriente tienecontrario al que hemos supuesto y dibujado en nuestra figura



EJERCICIOS RESUELTOS.

Análisis de circuitos por el método de las mallas.

1) Asignar una corriente de malla acada trayectoria cerradaindependiente en el sentido de las

manecillas del reloj2) El número de ecuacionesnecesarias es igual al número detrayectorias cerradasindependientes escogidas. Lacolumna 1 de cada ecuación seforma sumando los valores deresistencia de los resistores por losque pasa la corriente de malla queinteresa y multiplicando el resultadopor esa corriente de malla.

EJEMPLO: A la malla I: V= IXR- 3 + 5 = I1 x 1 + I1 x 2 + I1 x 5 - I3 x 32 = I1 x 8 - I3 x 3 (ecuación 1)A la malla II: (observa que al no haber generadoresΣ V = 0)0 = I2 x 2 + I2 x 4 + I2 x 1 + I3 x 3

0 = I2 x 7 + I3 x 3 (ecuación 2)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/Sigma_uc_lc.svg







Análisis de circuitos por el método de las mallas.3. Debemos considerar los términosmutuos, se restan siempre de la primeracolumna. Es posible tener más de untérmino mutuo si la corriente de mallaque interesa tiene un elemento en

común con más de otra corriente demalla. Cada término es el producto delresistor mutuo y la otra corriente demalla que pasa por el mismo elemento.

A la malla I:- 3 + 5 = I1 x 1 + I1 x 2 + I1 x 5 - I3 x 32 = I1 x 8 - I3 x 3 (ecuación 1)A la malla II: (observa que al no habergeneradores Σ V = 0)

0 = I2 x 2 + I2 x 4 + I2 x 1 + I3 x 30 = I2 x 7 + I3 x 3 (ecuación 2)

4. La columna situada a la derecha delsigno igual es la suma algebraica de las

fuentes de tensión por las que pasa lacorriente de malla que interesa. Seasignan signos positivos a las fuentesde fuerza electromotriz que tienen unapolaridad tal que la corriente de mallapase de la terminal negativa a la

positiva. Se atribuye un signo negativo alos potenciales para los que la polaridad




Análisis de circuitos por el método de las mallas.

Aplicamos la 2ª ley de Kirchoff a unode los dos nudos:ΣI entran = Σ I salenPor ejemplo al nudo B:

I1 + I3 = I2 (ecuación 3)

Resolviendo el sistema formadopor las tres ecuaciones llegamos ala solución:I1=20/101=0,198A.I2=6/101=0,0594A.I3 = -14/101 = - 0,138 A.

El signo negativo de I3 quiere decirque, en realidad, dicha corriente tienesentido

contrario al que hemos supuesto ydibujado en nuestra figura

SISTEMA ECUACIONES2 = I1 x 8 - I3 x 3 (ecuación1)0 = I2 x 7 + I3 x 3 (ecuación

2)I1 + I3 = I2 (ecuación 3)



EJERCICIOS RESUELTOS.PROBLEMAS DE RESISTIVIDAD

1) Calcular la cantidad de calor que desprende un conductor deresistividad 1,5x10-8 ohm.m de 60 m de longitud y sección transversal1,5mm2 cuando esta sometido a una diferencia de potencial de 120Vdurante ¼.de hora.

La cantidad de calor Q viene dada por la ecuación:Q (calorías)= 0,24.I2 (ampere). R.t

(ohm)

La resistencia la calculamos por medio de la ec. 02L (metro)

A (m2) R =ρ (Ohm*m)

De donde obtenemos que R= 0,6 ohm

(2)

(1)

La intensidad I la obtenemos por la ley de ohm ec.03 R =V (voltios)

I (ampere)

(3)

Sustituyendo los valores eso es: I= 200A

Por lo tanto sustituyendo en la ec. 01

Da como resultado: Q=5184kcal

Q (calorías)= 0,24.(200)2 (ampere). (0.6) (ohm)x 900s

Se utiliza el tiempo por launidad de energía queimplica el joule. De noconocerse el tiempo se

asume la unidad cal/s







2) Las indicaciones de una plancha son 500W y 250V. Calcular conesos datos a)la resistencia eléctrica, b) la intensidad de corriente alinstalarla en una red 220V c) la potencia que consume en una red de220V., d) los kw-h tomados a la red durante un mes (30) días si laplancha funciona por términos medios de 4 horas diarias.

POTENCIA ELECTRICA Y LEY DE OHM

Resultado : a) 125 ohm; b) 1,76 A ; c) 387,2 W; d) 46,5 kw-Respuesta (a):P (vatios) = I (ampere). V

(voltios)

(500)(vatios) = I (ampere).

(250)(voltios)

IR = 2 A P (vatios) = I2 (ampere). R (ohm) 500W= (2 A)2 . R (ohm)

R= 125 ohm Respuesta (b):

R =

V (voltios)

I (ampere)

125ohm =220 v

I (ampere)

Ic = 1,76 A Respuesta (c):P (vatios) = I (ampere). V (voltios) P= 1,76 A . 220V

P = 387,2w Respuesta (d): Total de hr= 30x4= 120 hr

Total de potencia consumida= 387,2x120= 46464w-h

P = 46,5 kw-h





EJERCICIOS PROPUESTOS

1) En los extremos de una resistencia de 10 ohm se establece unadiferencia de potencial de 30 V. calcular : a) la intensidad de corrienteen la resistencia b) calor desprendido en cada minuto c) la potenciaeléctrica que se suministra a la resistencia. R: a) 3 A b) 1296 Calc) 90 W

2) Un horno eléctrico esta conectado a una diferencia de potencial de110 v, desprendiendo en 120s 5800 calorías, calcular el area que debetener el alambre que constituye su resistencia, de resistividad 5x10-6 ylongitud 2m.

R: 0,16mm2

3) Un calentador posee una resistencia de 15 ohm y cuando seenciende durante 2 minutos consume 28 Kilocalorías. Calcular ladiferencia de potencial a la que esta sometido y la energía en KW-hque consume en 4 horas. R: 120,8V ; 3,89KW-h



EJERCICIOS PROPUESTOS1) Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la corriente yla potencia eléctrica disipada por cada resistor.

R1 R2 R3 R4

Voltaje(V) 50 50 50 50

Corriente(mA) 1000 50 16,67 4,995

Potencia(W) 50 2,5 0,8335 0,24975

SOLUCION.




2) Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la corriente yla potencia eléctrica disipada por cada resistor:

R1 R2 R3

Voltaje(V) 16 16 48

Corriente(A) 1.333 2.667 4.000

Potencia(KW) 0,021328 0,042672 0,192

SOLUCION




3) Determine la corriente, el voltaje y la potencia que consume cadaresistor en la red mostrada:

R1 R2 R3

Voltaje(V) 0.250 2.250 9.750

Corriente (mA) 62.50 750 812.5

Potencia(W) 0,015625 1,6875 7,921875

4) R ll l i i t d l lt j l i t l t i lé t i



4) Rellene el siguiente cuadro con el voltaje, la corriente y la potencia eléctricadisipada por cada resistor:

V I (A) P(W)

R12,306

R2

R3 0,48

R40,138

R5 0,32

R6

R7

R8 15

Documents

Problemas Resuelto de Corriente Continua1 1233239398089066 2