República Bolivariana de Venezuela Universidad Pedagógica Experimental Libertador Instituto Pedagógico de Barquisimeto “Luis Beltrán Prieto Figueroa”
CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA
Autores: Colmenárez Isbely González Keyla Méndez Rahidimar Tutor: Howar Cordero Electromagnetismo I
Este software esta enfocado a ofrecer
la información
necesaria para lograr un mayor conocimiento sobre circuitos de corriente continua. Por eso te invitamos en primer lugar a que conozcas los diferentes científicos que hicieron estudios en esta área, así como también te podrás guiar con pequeños símbolos animados que se presentan en un circuito, donde su
recorrido te mostrara
los diversos puntos de corriente
continua. Posterior a tu visita en este programa podrás evaluar tus
conocimientos.
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Cient铆ficos en la historia Corriente continua Instrumentos de medici贸n
Circuitos de Corriente Continua Resistencias en serie y paralelo
Reglas de Kirchhoff Circuitos R-C
Reto al Saber
En 1823 Andre-Marie Ampere (1775-1836) llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotriz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuando fluyen en contra. Ampere produce un excelente resultado matemático de los fenómenos estudiados por Oersted. Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.
En 1826 El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789-1854) fué quien formuló con exactitud la ley de las corrrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm. Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.
En 1840-42 James Prescott Joule (1818-1889) Físico Inglés,descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría, y el científico Alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (18211894), definió la primera ley de la termodinámica demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con la ley de la conservación de la energía y que la Electricidad era una forma de Energía. Adicionalmente, Joule inventó la soldadura eléctrica de arco y demostró que el calor generado por la corriente eléctrica era proporcional al cuadrado de la corriente. Joule es la unidad de medida de Energía.
En 1845 Gustav Robert Kirchhoff (18241887) Físico Alemán, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II. Estableció las técnicas para el análisis espectral, con la cual determinó la composición del sol.
Instrumentos de Medición Galvanómetro Los galvanómetros son aparatos
que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para
la
medida
precisa
de
su
intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.
Instrumentos de Medición Amperímetro Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida
es
el
Amperio
y
sus
Submúltiplos,
el
miliamperio y el micro-amperio. Los usos
dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente
Alterna,
usaremos
el
electromagnético. El amperímetro es necesario
conectarlo en serie con el circuito.
Instrumentos de Medición El Voltímetro Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el
Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como
el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos; es necesario
conectarlo
en
paralelo
con
el
circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
Instrumentos de Medición Óhmetro El ohmímetro u óhmetro es un dispositivo que
sirve para medir resistencias. Está integrado en un polímetro (o multímetro), siendo éste un aparato
polivalente
ya
que
también
mide
voltajes
e
intensidades de corriente, entre otras magnitudes.
Instrumentos de Medición Potenciómetro Es un instrumento que se utiliza para
medir la fuerza electromotriz de una fuente sin extraer corriente de ésta, también tiene otras aplicaciones útiles. En esencia un
potenciómetro compensa una diferencia de potencial desconocida contra una diferencia de potencial ajustable y mesurable.
Corriente Continua La corriente continua o corriente directa es el flujo continuo de electrones a travĂŠs de un conductor entre dos puntos de
distinto potencial. La corriente continua se denota por (C.C.) o (D.C.).
Circuito de Corriente Eléctrica Un circuito eléctrico es un camino cerrado por donde circula cierta corriente eléctrica I y que está formado
por
generadores
o
fuente y resistencias (materiales
conductores).
Para que la corriente I pueda circular
establemente
por
el
circuito se debe cumplir que: Energía perdida por la corriente en las resistencias sea compensada
por
la
energía
(o
fuerza
electromotriz) suministrada por el generador (o los generadores).
E1+ E2+ E3+…= I·(r1+ r2+ r3+ R1+ R2+…)
ΣEi = I·Σ(ri+Ri)
Resistencias en serie y paralelo Serie: Combinaci贸n
de
distintos
materiales (o resistencias) cuyos extremos
se
unen
uno
a
continuaci贸n del otro. El resultado de una resistencia total (o equivalente) es mayor que la mayor de sus componentes.
La resistencia equivalente en serie se suman: Req= R1 + R2+ ……+Rn Así como, la corriente en cada una de las resistencias es la misma.
I1=I2……=I Asimismo, las caídas de potencial en cada uno de los resistores es diferente y la suma de ellos es el voltaje total.
Resistencias en serie y paralelo Paralelo:
CombinaciĂłn de distintos materiales (o resistencias) cuyos respectivos extremos se unen en dos puntos comunes, por tanto, a todos los
materiales. La
resistencia
equivalente
circuito en paralelo es el inverso: =
+
+ ‌+
del
Cuando varios resistores R1, R2…Rn están conectados en paralelo, la caída de potencial es idéntica en cada una de ellos:
I1 R1= I2 R2= ......= In Rn= V La corriente en cada uno de los resistores es diferente y la suma de ellas es la corriente total. I= I1+I1+……+=
+
+…
El resultado es una resistencia total (o equivalente) es menor que la menor de sus componentes.
Reglas de Kirchhoff Una red eléctrica está formada por la combinación de varios circuitos eléctricos.
En una red la corriente eléctrica se reparte por los distintos caminos que se le presentan.
Componentes de una red eléctrica: Nudo: punto de conexión de tres o más conductores Rama: porción de circuito comprendida entre dos
nudos. Malla: Circuito cerrado formado por varias ramas unidas entre sí.
Leyes de Kirchhoff (estudio de la corriente eléctrica en la red):
1.Conservación de la carga eléctrica en la red. 2.Conservación de la
energía eléctrica en cada malla.
Convención de signo para voltajes Si se recorre una fem en
el sentido de su polaridad de (-) a (+), encontramos una subida de potencial (Δv:+ε). Si se recorre una fem en
el sentido de su polaridad de (+) a (-), encontramos una caída de potencial (Δv:-ε).
Convención de signo para voltajes Si se recorre un resistor
en sentido contrario a la corriente, encontramos una subida
de
potencial
(Δv:+IR). Si se recorre un resistor
en
el
sentido
de
la
corriente, encontramos una caída de potencial (Δv:-IR).
Circuitos de mallas múltiples Es conveniente seguir el siguiente procedimiento: 1. Se asignan símbolos y sentidos arbitrarios a las corrientes en las diversas ramas.
2. Se aplica la regla de los nodos para obtener relaciones entre las corrientes en las uniones.
3. Se aplica las reglas de las mallas a tantas malla como sea necesario. 4. El número de ecuaciones independientes debe
ser igual al número de incógnitas. Se vuelven las ecuaciones
simultaneas
cantidades desconocidas.
para
hallar
las
Circuitos R-C Los circuitos RC son circuitos que estรกn
compuestos
por
una
resistencia
y
un
condensador. Se caracteriza por que la corriente, puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual
a
cero,
el
condensador
estรก
descargado, en el momento que empieza a correr el tiempo, el condensador comienza a cargarse ya que hay una corriente en el
circuito.
Carga y descarga de un capacitor Un
condensador
/
capacitor en un circuito RC serie
no
se
descarga
inmediatamente cuando es desconectada
de
una
fuente de alimentaci贸n de
corriente
directa
(ver
interruptor en el gr谩fico)
-
Cuando el interruptor pasa de la posici贸n A a la posici贸n B,
el
voltaje
en
el -
condensador Vc empieza a
descender desde Vo (voltaje inicial
en
el
condensador)
hasta tener 0 voltios de la manera gr谩fico.
que
se
ve
en
el
0
La corriente tendrรก un valor mรกximo inicial de Vo/R y la disminuirรก hasta llegar a 0
amperios.
(ver
grรกfico
inferior) La corriente que pasa por la resistencia y el condensador es la misma. Acordarse que el un circuito en serie la corriente es la misma por todos los elementos.
El valor de Vc (tensi贸n en el condensador) para cualquier instante: Vc = Vo x e-t / T
El valor de I (corriente que pasa por R y C) en cualquier instante: I = -(Vo / R) e-t / T
Luego que hayas finalizado de leer el contenido prueba tus conocimientos a travĂŠs de las siguientes preguntas que se te presentan a continuaciĂłn donde tendrĂĄs
varias opciones representadas con esta imagen colores.
de varios
Reto al Saber Luis Antonio después de hacer unos arreglos en los faros de su vehículo queda sorprendido porque estos brillan con una baja intensidad al encender el vehículo.¿ Cual fue el error cometido?
Se fundieron los faros.
Hacer la conexión en serie. Hacer la conexión en Paralelo. Hacer la conexión en serie y paralelo. Ninguna de las anteriores
El circuito mostrado ha estado funcionando por un tiempo largo. Las dos pilas son idĂŠnticas, de fem constante y sin resistencia interna. Los tres bombillos son idĂŠnticos. Âż que sucederĂĄ al cerrar el interruptor?
Los bombillos A y B brillan igual que antes y el
A
B C
bombillo C brilla mas que ellos.
Los bombillos A y B brillan igual que antes y el bombillo C no prende. + -
Los bombillos B y C brillan mas que el bombillo A.
+
Los bombillos B y C brillan mas que el bombillo A.
-
El bombillo C prende y los bombillos A y B se apagan.
¿Cuál de estas afirmaciones no es correcta? La regla de Kirchhoff de las mallas es consecuencia de la naturaleza conservativa de la fuerza eléctrica.
Según la regla de Kirchhoff de los nodos la cantidad de carga que entra a un punto debe ser igual a la que sale de dicho
punto. En un circuito, el voltaje entre los terminales de una batería podría exceder el valor de la fem de la batería.
El tiempo que tarda un capacitor encargarse mediante una batería no depende del valor de la rem de la batería.
La regla de Kirchhoff se aplican solamente a elementos del circuito que obedezcan la ley de Ohm.
Cuando se conectan tres resistencias idénticas en paralelo, resulta una resistencia equivalente de 9Ω. Si las mismas resistencias se conectan ahora en serie, la nueva resistencia equivalente
será: 1 Ω. 3 Ω.
9Ω. 27 Ω. 81 Ω.
Tres bombillos idénticos A, B y C, se encuentran conectados en serie a la batería ideal. ¿Qué sucedería al conectar un alambre entre los puntos 1 y 2? Los tres siguen brillando con igual
A
intensidad.
1
Las tres brillan igual, pero con menor intensidad.
Los tres bombillos se apagan. El bombillo A brilla menos, mientras que los bombillos B y C brillan más. El bombillo A brilla más, mientras que los bombillos B y C se apagan.
C 2
B
ÂżQue sucede con la corriente cuando un capacitor y una resistencia estĂĄn conectados en serie? Es diferente, en la resistencia y en el capacitor Es cero. Es igual, en la resistencia y en el capacitor. Ninguna de las anteriores.
Referencias Sears, Zemansky, Young: Física universitaria (sexta edición). Addison-Wesley iberoamericana 2004.
Serway, R. A. ; Beichner,R.J. (2002). Física. TomoII. Mc Graw-Hill Interamericana, S.A. http://www.acienciasgalilei.com/fis/pdffis/corrientecontinua.pdf [Martes, Julio del 2011] Figueroa, Douglas. Electromagnetismo