Corriente, resistencia y fuerza electromotriz

Question 1

¿Que es un circuito electrico, y que transfiere desde donde hasta donde?

Answer 1

Un cirucito electrico es, justamente, un circuito a traves del cual se mueven particulas cargadas, que trasladan energia potencial electrica desde una fuente (como una bateria o un generador) hasta un dispositivo que la almacena o la utiliza (tostadora, parlantes, etc)

Nota: generalmente se dice que “transporta energia”

Question 2

¿Porque el hecho de que dentro de un conductor no haya campo electrico ni corriente NO implica que la carga este en reposo?

Answer 2

Si bien no hay campo electrico, dentro de, por ejemplo, un metal, hay electrones libres que se pueden mover aleatoriamente dentro del mismo: al ser un movimiento aleatorio, no hay flujo neto de carga en ningun sentido, por lo cual no hay corriente, pero las particulas tampoco estan quietas!

Nota: los electrones no escapan del material conductor, ya que son atraídos hacia los iones positivos del materia

Question 3

Respecto al movimiento de electrones libres, ¿cual es la diferencia si hay o no hay un campo electrico dentro del conductor (ignorando como se genera este ultimo)

Answer 3

Si no hay campo electrico, como mencionamos anteriormente, se trata de un movimiento meramente aleatorio y sin ninguna caracteristica especial.
Ahora, si hay un campo electrico, entonces, ademas del movimiento aleatorio, hay un movimiento neto muy lento o deriva de las partículas con carga que se desplazan como grupo en dirección de la fuerza eléctrica (en sentido contrario a E)

Question 4

Entonces, si hay campo electrico dentro del conductor, ¿hay corriente?

Answer 4

Si, ya que ahora hay grupos de particulas que se van a desplazar muy lentamente en direccion de la fuerza, lo que constituye un flujo neto

Question 5

¿Que es la velocidad de deriva?

Answer 5

Es la velocidad con que se mueven los iones libres en direccion de la fuerza

Question 6

¿Que velocidad de movimiento es mayor, la de los electrones en movimiento aleatorio o en sentido de la fuerza?

Answer 6

El movimiento aleatorio de los electrones tiene una rapidez media muy grande mientras que la rapidez de deriva es muy baja

Question 7

Entonces, ¿Porque al tocar un interruptor, la energia llega de inmediato hasta el punto donde se transforma (por ejemplo un foco)?

Answer 7

La razón es que se establece un campo eléctrico en todo el circuito que empuja a los electrones hacia adelante desde el principio del circuito hasta el final.

Esto crea una especie de “efecto dominó”, donde el primer electrón en el circuito siente inmediatamente la fuerza del campo eléctrico y comienza a moverse hacia adelante. A medida que este electrón se desplaza, empuja a los electrones vecinos y así sucesivamente: a pesar de que cada electrón individual se mueve relativamente lento, el flujo de corriente se propaga casi instantáneamente a lo largo del circuito, lo que hace que la luz se encienda de inmediato.

Question 8

Si el campo electrico produce una fuerza que empuja a las particulas, entonces este efectua trabajo sobre las mismas: ¿Porque este trabajo no provoca un aumento en la velocidad de las mismas?

Answer 8

Porque, como se meciono anteriormente, estas particulas chocan con la materia fija, provocando asi una vibracion de esta ultima, lo que consecuentemente aumenta la temperatura del conductor: gran parte del trabajo realizado por el campo eléctrico se dedica a calentar el conductor, no a hacer que las cargas se muevan cada vez más rápido

Nota: esto puede ser util o contraproducente, segun el uso que se le busca dar

Question 9

¿Como es la convencion de signos para el flujo electrico?

Answer 9

Si los iones libres son positivos, estos siempre van en direccion de E, mientras que si son negativos (electrones), estos van en contra de E

En ambos casos, va a haber un flujo de carga negativa hacia el mismo lado y negativa hacia el otro: la corriente electrica se define como positiva en el sentido hacia el que se desplaza la carga positiva (que siempre es en sentido de E), por mas de que lo que se desplaze sean electrones

Nota: Si el campo es negativo, la corriente va en sentido hacia el, si es positivo, se aleja de el
para entender, ver figura 25.2 pagina 848

Question 10

¿Como definimos entonces a la corriente electrica que fluye a traves de un cierto area A?

Answer 10

Definimos la corriente a través del área de sección
transversal A como la carga neta que fluye a través del área por unidad de tiempo: I=dQ/dT

Question 11

¿Cual es la unidad para la corriente electrica?

Answer 11

La unidad del sistema internacional para la corriente electrica es el ampere.
Un ampere es igual a un Coulomb por segundo (1A=1C/s)

Nota: una linterna comun tiene en promedio 0.5[A]

Question 12

¿Como definimos el vector de direccion del flujo para todo el recorrido a traves del conductor?

Answer 12

La corriente no es una cantidad vectorial!!!

En un conductor portador de corriente, la corriente siempre va a lo largo del conductor sin importar si es recto o curvo: ningún vector podría describir el movimiento a lo largo de una trayectoria curva, y por eso la corriente no es un vector.

Question 13

¿A que definimos como densidad de corriente y en que unidades se mide?

Answer 13

Definimos como densidad de corriente a la corriente por unidad de área de la sección transversal del conductor.
Su unidad es Amper sobre metro cuadrado (A/m^2)

Question 14

¿Como definimos la corriente en términos de la velocidad de deriva?

Answer 14

Para esto definimos un conjunto de n cargas positivas que pasa por una seccion transversal (vt) de un conductor en un tiempo t y a una velocidad de deriva v:
I=nqvA
Donde q es la carga de cada particula individual y n es la concentración de partículas (m^-3)

Nota: si dividimos esta formula por el area, tenemos la densidad de corriente

Question 15

¿Y si la carga ahora es negativa, que pasa con la corriente y la densidad?

Answer 15

La corriente I y la densidad de corriente J no dependen del signo de la carga: para un campo de un signo dado, la carga positiva va a tender a acumularse siempre del mismo lado, por lo que: I=n|q|vA y I/A=n|q|*v

Question 16

Nota:

Answer 16

Si bien la corriente no se puede definir como una cantidad vectorial, la velocidad de deriva SI puede ser definida con un vector y entonces definir la densidad de corriente vectorialmente: 𝐣=nq𝐯
No posee valor absoluto ya que j siempre tiene la direccion de E (carga negativa, implica v negativa)

Question 17

Y ahora que ya vimos como realizar los calculos, ¿como procedemos si iones que transportan la carga son tanto positivos como negativos?

Answer 17

La corriente total se encuentra sumando las corrientes debidas a cada clase de partícula con carga mediante la ecuación I=n|q|v*A

La densidad de corriente se obtiene mediante la ecuación 𝐣=nq𝐯 para cada tipo de partícula con carga y luego sumando los resultados

Question 18

¿Cuando una corriente puede ser constante en el tiempo y que implica esto respecto la carga y la corriente por segmentos?

Answer 18

es posible tener una corriente estacionaria (es decir,
constante en el tiempo) sólo si el material conductor forma una espira cerrada, llamada circuito completo

En una situación estacionaria, la carga total en cada segmento del conductor es constante y la corriente es la misma en todas las secciones transversales del circuito

Question 19

¿Cual es la diferencia entre corriente directa y alterna?

Answer 19

La corriente directa es la que se da cuando la corriente va siempre en la misma direccion, como en un foco.
En cambio, la corriente alterna se refiere a cuando la corriente cambia continuamente de dirección como en una heladera

Question 20

Si la densidad de corriente J se reduce en un factor de 1/n, ¿que pasa con la velocidad de deriva?

Answer 20

Se reduce en el mismo factor

Question 21

¿Que establece la ley de OHM?

Answer 21

Establece que, en un situacion idealizada, la dendsidad de corriente 𝐣 es directamente proporcional al campo electrico E que hay en el material

Nota: esto en la realidad solo sucede en algunos materiales metalicos

Question 22

Nota: sacado de GPT

Answer 22

En la ley de Ohm, la corriente eléctrica (densidad de corriente) que fluye a través de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial (voltaje) aplicada y se rige por la resistencia del conducto

Question 23

¿Que establece la ley de OHM?

Answer 23

Establece que, en un situacion idealizada, la dendsidad de corriente

Question 24

¿Que es la resistividad de un material, como se calcula y cuales son sus unidades?

Answer 24

La resistividad ρ de un material se define como la razón de las magnitudes del campo eléctrico y la densidad de corriente: ρ=E/j

De la ecuacion llegamos a que sus unidades son Vm/A, y luego la relacion V/A se conoce como Ohm (Ω) por lo que finalmente las unidades son Ωm (Ohm-metros)

Question 25

¿Como afecta la resistividad a la densidad de corriente causada por un campo E?

Answer 25

Cuanto mayor sea la resistividad, tanto mayor será el campo necesario para causar una densidad de corriente dada, o tanto menor la densidad de corriente ocasionada
por un campo E dado.

Question 26

¿Que es la conductividad?

Answer 26

Es el reciproco de la resistividad, es decir, 1/(Ω*m): a mayor conductividad, tanto menor sera el campo E necesario para causar una corriente dada

Nota: los buenos conductores electricos son, en general, buenos conductores termicos y viceversa

Question 27

Nota:

Answer 27

Debido a la enorme diferencia entre la conductividad de un conductor electrico y un aislante, es facil confinar las corrientes eléctricas a trayectorias o circuitos bien definidos

Question 28

¿Que son los materiales Ohmicos y no Ohmicos y que los diferencia?

Answer 28

Un material que obedece razonablemente bien la ley de Ohm se llama conductor óhmico o conductor lineal, mientras que los materiales que muestran un comportamiento que se aparta mucho de la ley de Ohm, se denominan no óhmicos

La principal diferencia radica en que los primeros (a una temperatura dada), ρ es una constante que no depende del valor de E, y en los no-Ohmicos “J” depende de E de manera más complicada.

Question 29

¿La resistividad suele variar con la temperatura?, de ser asi, ¿Porque lo hace? y ¿Como se calcula la nueva resistividad luego de un cambio de temperatura?

Answer 29

Si, la resisitividad, principalmente de conductores metalicos, generalmente varia con la temperatura, esto debido a que a mayor temperatura, los iones “fijos” del conductor vibran mas, y por lo tanto los iones libres colisionan mas con ellos, y se dificulta la deriva que producia la corriente

Se calcula como ρ(t)=ρ[1+α(T-T0)]
Donde: ρ = resistividad inicial
α = coeficiente de temperatura de la resistividad

Question 30

El coeficiente de temperatura de la resistividad, ¿Como afecta a la resistividad cuando aumenta o disminuye?

Answer 30

A mayor coeficiente α, el material tiene una mayor dependencia de la temepratura, por lo que su resistividad varia muy bruscamente con pequeños cambios

Question 31

¿Puede ser este coeficiente negativo?, ¿Cuando sucede?

Answer 31

Si, puede ser negativo, y esto sucede cuando, al aumentar la temperatura, el material baja su resistividad debido a un mayor desprendimiento de electrones (grafito por ej.)

Question 32

¿Cual es la caractersitica especial de un superconductor respecto a esta ultima idea de resistividad/temperatura?

Answer 32

Al principio, conforme la temperatura desciende, la resistividad disminuye de manera uniforme, como la de cualquier metal, pero después de cierta temperatura crítica, Tc, ocurre una fase de transición, y la resistividad cae abruptamente hasta cero (ver figura 25.6 pag.852)

Question 33

¿Cual es la caractersitica especial de un semiconductor respecto a esta ultima idea de resistividad/temperatura?

Answer 33

En este la relacion es al reves que en un conductor: con un aumento de la temperatura viene una disminucion de la resistividad (lo que conlleva una disminucion de la densidad de corriente)

Answer 34

Lo que describe la ley de Ohm es que, para un conductor con resistividad ρ, con densidad de corriente 𝐣 en un punto, el campo eléctrico e se escribe como E=ρ*𝐣 por lo que ρ es constante e independiente de la magnitud del campo eléctrico E, por lo que, finalmente, es directamente proporcional a 𝐣

Question 35

¿En que sentido se va a dirigir la corriente respecto a la diferencia de potencial y porque?

Answer 35

La dirección de la corriente siempre va del extremo de mayor potencial al de menor potencial.
Esto se debe a que en un conductor la corriente fluye en dirección de E sin importar el signo de las cargas en movimiento: E siempre apunta en la dirección del potencial eléctrico decreciente

Question 36

Nota:

Answer 36

A medida que la corriente fluye a través de la diferencia de potencial, la energía potencial eléctrica se pierde porque esta energía se transfiere a los iones del material conductor durante las colisiones: aqui se observa la relacion de que cuando la carga sigue el campo electrico, va disminuyendo su potencial debido a las colisiones dadas por la corriente misma (?

Question 37

Entonces, ¿tecnicamente, como podemos relacionar la corriente I con la diferencia de potencial?

Answer 37

Si las magnitudes de la densidad de corriente y el campo eléctrico son uniformes a través del conductor, la corriente total I está dada por I=JA y la diferencia de potencial V entre los extremos es V=EL: si combinamos estas dos ideas con la ecuacion vista para la ley de Ohm (E=pj) y despejamos el voltaje, entonces tenemos la relacion entre corriente y voltaje deseada (la cual demuestra que I es proporcional a V)

Question 38

¿Y a traves de los conceptos anteriores, como obtenemos la RESISTENCIA?

Answer 38

La resistencia es igual al voltaje entre la corriente, por lo que en la ecuacion anterior, simplemente debemos pasar dividiendo I: R=V/I

La resistencia de un alambre u otro conductor de sección transversal uniforme es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal.
También es proporcional a la resistividad del material del que está hecho el conductor
Estos hechos se ven en la ecuacion R=(p*L)/A

Question 39

Nota:

Answer 39

Si reeordenamos la ecuacion anterior, obtenemos la que se suele llamar Ley de Ohm: V=I*R aunque en realidad, esta solo puede llamarse asi si R es constante (es decir, si I es directamente proporcional a V), sino, sencillamente es una forma de calculo de resistencia para los materiales

Question 40

Nota: analogia con el flujo de agua

Answer 40

Los siguientes hechos ayudan a comprender la corriente desde la prespectiva del agua fluyendo

-Una manguera mas delgada, ofrece mayor resistencia que una manguera gruesa
-Una manguera larga ofrece mayor resistencia que una manguera corta
-Si ponemos algodon o arena dentro de la manguera, aumentamos la resistividad y por tanto la resistencia
-La diferencia de presion entre los extremos de la manguera es analoga con la diferencia de potencial en los extremos del conductor: a mayor diferencia, una mayor intensidad de corriente/flujo

Question 41

¿En que casos nos conviene un conductor con alta resistividad y en cuales no? (pista: pensar en la transformacion de la energia potencial)

Answer 41

Cuando necesitamos que la energia potencial se transforme en grandes cantidades en energia luminica, calorica o por el estilo, conviene una mayor resistencia (mas colisiones entre iones y por ende una mayor transformacion de la EPE)

En el otro caso, es conveniente que haya poca resistencia cuando lo que queremos es meramente transportar la energia por, por ejemplo, las paredes de una casa y necesitamos evitar fugas de energia o alza de la temperatura

Question 42

Y ahora que se menciono la temperatura: si la resistividad depende de ella, ¿como depende la Resistencia?

Answer 42

La resistencia, varia segun la misma ecuacion que la resistividad pero sencillamente reemplazando ρ por R, y la constante α sigue siendo la misma: R(t)=R[1+α(T-T0)]

Question 43

Dada toda la introduccion sobre resistencia: ¿Como se conoce al dispositivo que se ocupa para lograr un determinado valor de resistencia entre dos puntos?

Answer 43

Este se conoce como RESISTOR: es frecuente que los resistores individuales que se usan en los circuitos electrónicos sean cilíndricos y contengan un código estándar que usa tres o cuatro bandas de colores cerca de un extremo para indicar sus características

Question 44

¿Como funciona este sistema de bandas?

Answer 44

Como se menciono, un resistor posee 3 bandas y puede llegar a poseer una cuarta:
-Las primeras dos indican digitos entre el 0 y el 9 cada una

-La tercera indica el multiplicador x10 usado: por ejemplo x10^2

-La cuarta indica la precision del valor: su ausencia indica un +/- 20% del valor

Question 45

Si el resistor dado cumple la ley de Ohm, ¿Que pasa con la grafica corriente en funcion del voltaje?, ¿Porque?

Answer 45

Para un resistor que obedece la ley de Ohm, la gráfica de corriente como función de la diferencia de potencial (voltaje) es una línea recta con pendiente 1/R: aumenta la corriente y el voltaje aumenta proporcionalmente a ella por ser R constante

Nota: ver grafica 25.10 pag. 855

Question 46

Pero, ¿y si el signo de la diferencia de potencial o de la corriente se hace negativo?

Answer 46

En ambos casos, cuando uno se hace negativo, implica que el otro tambien los sea por tratarse de que son proporcionales
Desde otro punto de vista esto se puede notar cuando notamos que al definir la diferencia de potencial al revés (es decir poner el V=0 en el extremo de mayor V) también se “da vuelta” el sentido en el que se desplaza la corriente

Nota: también cambian su sentido: E y 𝐣

Question 47

Y, ¿Que pasa si el material es no-Ohmico con respecto a esa grafica?

Answer 47

Si el material es no-Ohmico, entonces la relacion de proporcion directa entre I y V no se da siempre y esto provoca graficas con variaciones en su forma segun varian las condiciones

Question 48

Nota:

Answer 48

No olvidar que aunque el material sea no-Ohmico, su resistencia se puede calcular igual con la ley de Ohm

Nota: la corriente y el voltaje no, ya que para que sea asi, el material debe cumplir con R constante (ser Ohmico)

Question 49

Si la razon entre las resistencias de para un mismo material a temperaturas de, por ejemplo, 0°C y 100°C, es 1.42, y considerando la ley de Ohm, ¿Que podemos decir sobre el aumento de la diferencia de potencial respecto de la corriente?

Answer 49

Segun la ecuacion V=I*R, significa que se requiere un 42% más de voltaje para producir la misma corriente I a 100°C que a 0°C

Question 50

¿Como calculo la resistencia en un cilindro hueco con dos radios distintos Ra para el interior y Rb para el exterior?
¿Porque necesito una formula aparte para esta ocasion?

Answer 50

Se calcula mediante la ecuacion R = ∫dR = [ρln(b/a)]/[2π*L]

En este caso no se puede calcular directamente por medio de la formula R=ρ*L/A ya que

Answer 51

Si analizamos teniendo en cuenta que para la ley de Ohm R es constante, entonces llegamos a la conclusion de que aumentan en el mismo factor, pero si tenemos en cuenta la realidad, debido a un aumento del voltaje, aumenta la
temperatura, y por tanto la corriente crece en menor
proporcion

Question 52

¿Porque no puede haber corriente continua en un conductor que no forme una espira cerrada?

Answer 52

Esto sucede ya que si el conductor no forma una espira cerrada, entonces cuando el campo electrico E se establece en el, carga neta positiva y negativa comienzan a acumularse en los extremos respectivos, y a causa de esta distribucion, se genera un campo electrico contrario a E, que cada vez es mas grande, hasta compensarlo y asi hacer que la densidad de corriente llegue a 0 (ver figura 25.12b pagina 857)

Question 53

¿Porque si puede haber corriente continua en una espira cerrada y que necesita ese circuito para que sea posible? (tener en cuenta E.P.E)

Answer 53

Este hecho sale de otro muy importante que ya conocemos: Si parto de un punto y vuelvo al mismo, la energia potencial electrica debe ser la misma al inicio y al final

Pero no hay que olvidar el hecho de que siempre hay una
disminución de la energía potencial cuando se desplazan cargas a través de un material conductor ordinario con resistencia debido a las colisiones: por lo tanto es necesario que en el circuito haya un elemento que aumente la EPE

Question 54

Nota:

Answer 54

El problema es análogo a una fuente de agua ornamental que recicla el líquido: una bomba la lleva de nuevo a la
parte superior (incrementando la energía potencial) y el ciclo se repite, entonces sin la bomba, el agua caería a la base y se quedaría ahí

Question 55

¿Que es la fem y como se relaciona con la bomba del ejemplo anterior?

Answer 55

La fem, o fuerza electromotriz, es la influencia (ojo, no es una fuerza) que hace que la corriente fluya del potencial menor al mayor:
La bomba hace una carga viaje “hacia arriba”, del lugar donde hay menos energía potencial hacia donde hay más, aun cuando la fuerza electrostática trate de llevarla de la mayor energía potencial a la menor, por lo que “realiza una fem”

Question 56

Para caracterizar un poco las fem, ¿Como son sus unidades, como se conoce al dispositivo encargado de proveerla? y dar algunos ejemplos

Answer 56

-La unidad del SI de la fem es la misma que la del potencial, el volt (1V = 1 J/C).

-El dispositivo encargado de proveerla se conoce como fuente de fem: Todos estos dispositivos convierten energía de alguna forma en energía potencial eléctrica y la transfieren al circuito al que está conectado el dispositivo.

-Algunos ejemplos de fuentes de fem son las baterías, los generadores eléctricos, las celdas solares, y las celdas de combustible

Question 57

¿A que “fuerzas” esta sometida una carga q dentro de una fuente de fem y quienes genera esas fuerzas?

Answer 57

Una carga q dentro de la fuente experimenta una fuerza eléctrica Fe=q*E, causada por el campo electrico, que va en sentido de mayor a menor potencial, y una fuerza no electrostatica Fn: Esta fuerza, empuja la carga del punto de menor a mayor potencial, es decir, “cuesta arriba” y contra la fuerza eléctrica generada por E

Nota: Asi, Fn es la que mantiene la diferencia de potencial entre las terminales de la fem

Question 58

Y ¿que pasaria si donde se coloca la fuente de fem NO es un circuito cerrado?

Answer 58

Cuando la fuente de fem no es parte de un circuito cerrado, Fn = Fe y no hay movimiento neto de carga entre las terminales.

Question 59

A la fuerza electrica la genera un campo electrico, ¿y a la fem que la genera?

Answer 59

El origen de la influencia adicional Fn depende de la clase de fuente, por ejemplo, en una bateria son el resultado de reacciones químicas y en un generador Van de Graaff, se aplica una fuerza mecánica real por medio de una banda o rueda en movimiento.

Question 60

Ahora, si Fn realiza un trabajo sobre la particula, ¿que signo tiene y como se calcula?

Answer 60

la fuerza no electrostática realiza una cantidad positiva de trabajo sobre la carga debido a que la empuja en sentido contrario al campo electrico E
Se calcula como W=q*𝓔 (donde 𝓔 es la fem)

Nota: como es de esperarse, la energia potencial tambien aumenta (en una cantidad U=q*Vab)

Question 61

Explicar como seria una fuente ideal de fem y que caracteristica tiene respecto al aumento de la energia potencial

Answer 61

Se dice que una fuente de fem es ideal cuando la fem que entrega es de igual magnitud y distinto sentido que la fuerza electrica, es decir, Fe=Fn y por lo tanto NO SE REALIZA UN TRABAJO NETO sobre la particula DENTRO DEL CIRCUITO

Esto ya que el mismo trabajo que se realiza para subirla (Fn) es el que se realiza luego para bajarla (Fe)

Question 62

Si las fuerzas Fn y Fe son iguales, ¿que hecho obtenemos al igualar sus ecuaciones y que nos dice?

Answer 62

En la fem se cumple que la diferencia de potencial entre ambos puntos de la fuente es igual a la magnitud de la fem

                                                V=𝓔=I*R

Es decir, cuando una carga positiva q fluye alrededor del circuito, el aumento de potencial a medida que pasa a través de la fuente ideal es numéricamente igual a la caída de potencial Vab=IR conforme pasa por el resto del circuito.
(recordando que las unidades de ella son las mismas que V)

Question 63

Y si estas fuerzas no son iguales, y la diferencia de potencial varia para un circuito cerrado simple, ¿es correcto decir que la energia se va gastando?

Answer 63

No! nunca hay que olvidar que la carga no se crea ni se destruye, entonces en un circuito cerrado (donde no haya perdidas de calor u otras) nunca va a cambiar,

Pensar que en una fuente de agua, por mas que una fuerza aumente o disminuya EL AGUA NO SE VA GASTANDO!!

Question 64

¿Porque la corriente sigue el camino en las curvas de un circuito?

Answer 64

…………………………………….

Question 65

Pero en la realidad no existen las fuentes de fem ideales ¿porque?

Answer 65

La razón es que la carga en movimiento a través del material de cualquier fuente real encuentra una resistencia, a la que llamamos resistencia interna de la fuente (r) y esto provoca que la diferencia de potencial a través de una fuente real en un circuito no sea igual a la fem (V≠𝓔)

Question 66

¿Que sucede dentro de la fuente si esta esta construida con un material Ohmico?

Answer 66

Entonces r es constante e independiente de la corriente I, por lo que conforme la corriente avanza a través de r, experimenta una caída de potencial asociada que es
igual a I*r (esto sale de que en la ley de Ohm reemplazamos la resistencia normal, por la interna)

Question 67

Entonces, si tenemos una fuente de fem no-ideal, pero construida de un material ohmico, ¿que pasa con la diferencia de potencial entre los dos extremos de la misma?

Answer 67

Cuando una corriente fluye a través de una fuente de la terminal negativa “b” a la terminal positiva “a”, la diferencia de potencial Vab entre las terminales es:

                                 Vab=𝓔-I*r

El potencial Vab, llamado voltaje terminal, es menor que la fem a causa del término Ir que representa la caída de potencial a través de la resistencia interna r.

Question 68

¿Pero entonces estamos diciendo que la fuente no cumple su funcion o que?

Answer 68

No! sino que ahora ese aumento de energia potencial es menor que el trabajo que realiza la fem: ya no es q*𝓔 ya que se pierde algo de energía potencial al atravesar la resistencia interna

Para una fuente real de fem, el voltaje terminal es igual a la fem sólo si no hay corriente que fluya a través de la fuente, es decir I=0

Question 69

Y ahora que ya conocemos las fuentes de fem y las incluimos en un circuito cerrado, como queda la ley de Ohm para un circuito con una fuente de fem?

Answer 69

𝓔-Ir = IR ===> I = 𝓔/(R+r)
Es decir, la corriente es igual a la fuente de fem dividida entre la resistencia total del circuito (R+r).

Question 70

En conclusion, ¿se podria decir entonces que una fuente de fem, es una fuente de corriente?, ¿porque?

Answer 70

No! ya que como indica la ecuación anterior, la corriente que produce una fuente de fem en un circuito dado depende de la resistencia R del circuito externo (así como de la resistencia interna r de la fuente).

Question 71

Nota:

Answer 71

Ver tabla 25.4 pagina 860 ya que contiene los elementos graficos que se utilizan para los circuitos!!!

Question 72

Nota 2:

Answer 72

Cuando en la simbologia de fem con resistencia interna pone la resistencia de un lado o del otro, ¿es exactamente lo mismo o hay algun detalle a tener en cuenta?

Question 73

Nota para ejercicios 1:

Answer 73

Si tengo una bateria conectada a un amperimetro y un voltimetro, pero no esta en un circuito cerrado, entonces como dijimos, el amperimetro no va a medir corriente, pero el voltimetro si va a medir algo: la diferencia de potencial de esa bateria, ya que como no fluye corriente por la misma, no disminuye la diferencia de potencial.

Question 74

Nota para ejercicios 2:

Answer 74

Si en un circuito cerrado tenemos, por ejemplo, un resistor y una fuente fem en paralelo, y nos piden hallar la diferencia de potencial V, es lo mismo medirla en los extremos del resistor (usamos V=I*R) o en los extremos de la fem (I=𝓔-IR)

Es util en circuitos completos, a la hora de averiguar el VOLTAJE, tener en cuenta que si los mido en los extremos de una fem con resistencia, debo usar la formula con 𝓔 (?

Question 75

Nota para ejercicios 3:

Answer 75

Si el voltimetro esta metido DENTRO del circuito (es decir no sale una conexion especificamente para ello) entonces NO HAY CORRIENTE y el amperimetro marca 0, ya que se define que el voltimetro tiene resistencia infinitamente grande (no deja pasar corriente)

Ademas, el voltimetro va a marcar la fem (es decir Vab=𝓔) ya que como se menciono, no hay corriente

Puede ser util verlo desde el lado que si I=0, entonces la ecuacion Vab=𝓔-I*r queda como Vab=𝓔

Question 76

Nota para ejercicios 4:

Answer 76

Si en un circuito lo unico que tengo es una fem, y debo hallar la diferencia de potencial entre los dos extremos de la misma, esta es 0 siempre, ya que recorre desde a hasta b sin pasar por ninguna resistencia, y el cambio solo ocurre en el medio de ellos, no en su conexion por fuera

Question 77

Entonces, si la energia potencial debe ser la misma, ya que se vuelve al mismo punto, ¿que sucede con el potencial al recorrer el circuito completo y porque?

Answer 77

El cambio neto del potencial alrededor del circuito también debe ser igual a cero debido a que el trabajo realizado para llevar la particula de su U inicial a su U final es 0.

Esto implica que 𝓔 - Ir - IR = 0, ya que despues de la subida de potencial inicial causada por la fem (𝓔), viene la caida a causa de la resistencia interna (Ir) y finalmente la caida debida a la resistencia de un resistor interno (IR)

Nota: esto ocurre siempre, solamente a modo de ejemplo tomamos este circuito en especifico

Question 78

Nota:

Answer 78

ver SI O SI grafica 25.21 de la pagina 862

Question 79

Que pasa con la transferencia de energia AL o desde EL circuito cuando:
A) La diferencia de potencial es negativa luego de pasar por el elemento de circuito
B) La diferencia de potencial es positiva luego de pasar por el elemento de circuito

Answer 79

A) Si la diferencia de potencial es positiva, es decir, al pasar por ese elemento la corriente cae de un potencial mayor hacia uno menor, significa que el circuito esta TRANSFIRIENDO energia al elemento, por ejemplo, al resistor, provocando asi que este ultimo se caliente

B) Si la diferencia de potencial es negativa, es decir sube desde un potencial menor hacia uno mayor, entonces el circuito esta RECIBIENDO energia desde el elemento, por ejemplo, a una bateria, la cual luego actúa como fuente proveyendo energía eléctrica al circuito en que se encuentra.

Nota: qVab puede denotar una cantidad de energía entregada a un elemento de circuito o una cantidad de energía que se extrae de ese elemento

Question 80

En los circuitos eléctricos es más frecuente que interese la rapidez con la que la energía se proporciona a un elemento de circuito o se extrae de él, ¿como se llama, denota y calcula este concepto?

Answer 80

La relación de transferencia de energía por unidad de tiempo es la potencia, y se denota mediante P.
Su calculo se deduce a traves de las ideas de …. y es el siguiente: P = Vab*I

Question 81

¿Cual es la unidad de potencia electrica y como esta compuesta?

Answer 81

La unidad de Vab es un volt, (J/C), y la unidad de I es un ampere (C/s): entonces, la unidad de P = Vab*I es un watt (J/s)

Question 82

¿Como se calcula la potencia en una resistencia pura y que es lo que nos esta diciendo esa ecuacion?

Answer 82

Como sabemos, la diferencia de potencial es Vab = IR y la potencia es P=VabI, luego si combinamos estas dos ecuaciones y simplificamos, llegamos a:
P = I^2R = (Vab^2)/R
Esta ecuacion representa la tasa o rapidez de transferencia de energía potencial eléctrica hacia el elemento de circuito:
se dice que la energía se disipa en el resistor a una tasa de I^2R

Question 83

¿Cual es el limite de energia que puede absorver o disipar el resistor?, ¿es igual para todos?

Answer 83

CADA resistor tiene una potencia nominal, que es la potencia máxima que el resistor es capaz de disipar sin que se sobrecaliente o se dañe.

Question 84

¿Como se calcula la potencia en una fem conectada a un circuito y que nos dice cada termino de esa ecuacion?

Answer 84

Partiendo de las ecuaciones para potencia (P=VI) y para potencial en una fem con resistencia (V=𝓔-IR), vemos que al multiplicar esta utilma por I, vamos a obtener
VI=𝓔I-(I^2)R
y luego VI es igual a la potencia, por lo que con el segundo termino se la calcula

El termino 𝓔I representa la rapidez de conversión de la energía no eléctrica en eléctrica dentro de la fuente, mientras que el termino (I^2)R es la tasa a la que se disipa energia eléctrica en la resistencia interna de la fuente: restandolos obtenemos la rapidez a la que la fuente entrega energía eléctrica al resto del circuito.

Question 85

¿Como se calcula la potencia en una fem conectada a otra fuente con una fem mayor y opuesta a la de ella?

Answer 85

La ecuacion es la misma que para el caso anterior PERO sumando los terminos, ya que en vez de que el agente que genera la fuerza no electrostática de la fuente superior (bateria por ejemlo) realice trabajo, se está realizando trabajo sobre el agente, a traves de un alternador, por ejemplo: VI=𝓔I+(I^2)*R

Question 86

OJO:

Answer 86

FEM ES VOLTAJE INDUCIDO, POR ESO UNA BATERIA ES UNA FUENTE DE FEM A PESAR DE QUE LA CORRIENTE VAYA EN SENTIDO MAYOR => MENOR POTENCIAL!!!

Question 87

OJO 2:

Answer 87

Una fuente de fem entrega potencia a un circuito cuando
la corriente I pasa a través de la fuente de - a + : TIENE POTENCIA DE ENTRADA NEGATIVA Y SALIDA POSITIVA

Una fuente de fem toma potencia de un circuito cuando pasa corriente a través de la fuente en dirección de + a - : TIENE POTENCIA DE ENTRADA POSITIVA Y SALIDA NEGATIVA