cooriente y resistencia 4

8/18/2019 Cooriente y Resistencia 4

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Capítulo 27. Corriente yCapítulo 27. Corriente y

resistenciaresistenciaPresentación PowerPoint dePresentación PowerPoint de

Paul E. Tippens, Profesor de FísicaPaul E. Tippens, Profesor de FísicaSouthern Polytechnic StateSouthern Polytechnic State

UniersityUniersity! 2""7


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#$%etios$%etios& 'espu(s de'espu(s deco)pletar este )óduloco)pletar este )ódulo

de$er*&de$er*&+ 'enir'enir corriente el(ctricacorriente el(ctrica yy fuer-afuer-a

electro)otri-electro)otri-..

+ Escri$ir y aplicar laEscri$ir y aplicar la ley de #h)ley de #h) aacircuitos ue conten/an resistencia ycircuitos ue conten/an resistencia yfe).fe).+ 'enir la'enir la resistiidadresistiidad de un )aterial yde un )aterial y

aplicar fór)ulas para su c*lculo.aplicar fór)ulas para su c*lculo.+ 'enir y aplicar el concepto de'enir y aplicar el concepto de

coeciente de te)peratura de lacoeciente de te)peratura de la

resistenciaresistencia..


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Corriente el(ctricaCorriente el(ctrica0a0a corriente el(ctricacorriente el(ctrica 11 es laes latasa del u%o de car/atasa del u%o de car/a 33 aatra(s de una seccióntra(s de una sección

transersaltransersal 44 en una unidaden una unidadde tie)pode tie)po tt..

Q I

t =

Q I

t =

1C1 A

1 s=

1C1 A

1 s=

UnUn a)perea)

pere 44 es la car/a uees la car/a ueuye a la tasa de unuye a la tasa de un coulo)$coulo)$

por se/undopor se/undo..

4455

664la)$r4la)$ree

5353

t t


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E%e)plo .E

%e)plo . 0a corriente el(ctrica en un0a corriente el(ctrica en unala)$re es de 8 4. 9Cu*ntos electronesala)$re es de 8 4. 9Cu*ntos electronesuyen a tra(s de un punto dado en unuyen a tra(s de un punto dado en untie)po de : s;tie)po de : s;

1 < 8 41 < 8 4

;q

I q It

t

= =

;q

I q It t

= =

qq < =8 4>=: s> < ?< =8 4>=: s> < ?CC@ecuerde ue& e@ecuerde ue& e66 < .8 A "< .8 A "6B6B C, lue/oC, lue/o

conierta&conierta&( )-

20

-191e18 C 18 C 1,125 x 10 electrons

1.6 x 10 C = =

En : s& .2 A "2" electrones


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Corriente conencionalCorriente conencional1)a/ine un capacitor car/ado con1)a/ine un capacitor car/ado con Q = CV Q = CV

al ue se per)iteal ue se per)itedescar/arse.descar/arse.Flu%o de electrones&Flu

%o de electrones& 0a0adirección de edirección de e66 ue uye de ue uye de

a 5.a 5.Corriente conencional&Corriente conencional& El )oi)iento de 5 deEl )oi)iento de 5 de5 a tiene el )is)o5 a tiene el )is)o

efecto.efecto.

0os0os ca)pos el(ctricosca)pos el(ctricos y ely el potencialpotencial sesedenen en t(r)inos dedenen en t(r)inos de 55, así ue se, así ue sesupondr*supondr* corriente conencionalcorriente conencional =incluso si=incluso si

el u%o de electrones puede ser el u%o real>.el u%o de electrones puede ser el u%o real>.

55

66

5 6

Flu%o deelectrones

5 65 6

e6

Flu%oconencional

5


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Fuer-a electro)otri-Fuer-a electro)otri-

UnaUna fuente de fuer-a electro)otri- =fe)>fuente de fuer-a electro)otri- =fe)> es un dispositio ue usa ener/ía uí)ica,es un dispositio ue usa ener/ía uí)ica,)ec*nica u otra para proporcionar la)ec*nica u otra para proporcionar ladiferencia de potencial necesaria paradiferencia de potencial necesaria para

corriente el(ctrica.corriente el(ctrica.

0íneas de0íneas detrans)isiótrans)isiónn

DateríaDatería eneradoreneradoreólicoeólico


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4nalo/ía de a/ua para4nalo/ía de a/ua para

FEFEPresión baja

BombaAgua

Presión

alta

!l"ula#lujo

$e agua

Constricción

Fuente deFE

@esistor

Potencial

alto

Potencial

bajo

%nterru&tor

E

RI

5 6

0a0a fuente de fe)fuente de fe) =$o)$a> proporciona el=$o)$a> proporciona elolta%eolta%e =presión> para for-ar=presión> para for-ar electroneselectrones =a/ua> a tra(s de una=a/ua> a tra(s de una resistenciaresistencia el(ctricael(ctrica

=constricción estrecha>.=constricción estrecha>.


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Sí)$olos de circuitoSí)$olos de circuitoel(ctricoel(ctrico

Con frecuencia, losCon frecuencia, los circuitos el(ctricoscircuitos el(ctricoscontienen uno o )*s resistores a/rupadoscontienen uno o )*s resistores a/rupadosy unidos a una fuente de ener/ía, co)oy unidos a una fuente de ener/ía, co)o

una $atería.una $atería.Con frecuencia se usan los si/uientesCon frecuencia se usan los si/uientessí)$olos&sí)$olos&

+ - + -- + - + -

'ierra (ater)a-+

*esistor


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@esistencia el(ctrica@esistencia el(ctrica

Supon/a ue se aplica una diferencia de potencialSupon/a ue se aplica una diferencia de potencialconstante deconstante de G HG H a los eAtre)os de $arrasa los eAtre)os de $arras/eo)(trica)ente si)ilares de, por decir, acero,/eo)(trica)ente si)ilares de, por decir, acero,co$re y idrio.co$re y idrio.

G H G H G H

4cero Co$re HidrioIs Ic Ig

0a corriente en el idrio es )ucho0a corriente en el idrio es )ucho)enor para el acero o el hierro, lo ue)enor para el acero o el hierro, lo uesu/iere una propiedad de los )aterialessu/iere una propiedad de los )ateriales

lla)adalla)ada resistencia el(ctrica @.resistencia el(ctrica @.


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0ey de #h)0ey de #h)

0a0a ley de #h)ley de #h) ar)a ue la corrientear)a ue la corriente 11 a tra(sa tra(sde un conductor dado es directa)entede un conductor dado es directa)enteproporcional a la diferencia de potencialproporcional a la diferencia de potencial HH entreentre

sus puntos eAtre)os.sus puntos eAtre)os.

0a ley de #h) per)ite denir la0a ley de #h) per)ite denir laresistencia @resistencia @ y escri$ir las si/uientesy escri$ir las si/uientes

for)as de la ley&for)as de la ley&; ;

V V I V IR R

R I = = =; ;

V V I V IR R

R I = = =

V I Ohmde Ley ∝=


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E%e)plo 2.E %e)plo 2. Cuando una $atería deCuando una $atería de : H: H se conecta a una lu-, se o$sera unase conecta a una lu-, se o$sera unacorriente decorriente de 8 )48 )4. 9Cu*l es la. 9Cu*l es laresistencia del la)ento de la lu-;resistencia del la)ento de la lu-;

Fuente deFE

R

I

5 6

V = 3 H

8 )4

+.0

0.006 A

V R

I = =

RR < I""< I"" ΩRR < I""< I"" Ω

0a0a unidad S1unidad S1 para lapara la

resistencia el(ctrica es elresistencia el(ctrica es eloh)oh),, Ω:1

11 A

Ω =1

11 A

Ω =


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4)perí)etr4)perí)etroo

Holtí)etroHoltí)etro @eóstato@eóstatoFuenteFuentede FEde FE

*eóstato

4Sí)$olos de circuito de la$oratoriSí)$olos de circuito de la$oratorio

H ,e--

+


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Factores ue afectan laFactores ue afectan la

resistenciaresistencia

. 0a. 0a lon/itud 0lon/itud 0 del )aterial. 0osdel )aterial. 0os)ateriales )*s lar/os tienen )ayor)ateriales )*s lar/os tienen )ayorresistencia.resistencia.

Ω

00

22 Ω

2020

2.2. ElEl *rea 4*rea 4 de sección transersal delde sección transersal del)aterial. 0as *reas )*s /randes ofrecen)aterial. 0as *reas )*s /randes ofrecen

EJ#SEJ#S resistencia.resistencia.

22 Ω44

Ω

2244


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Factores ue afectan @Factores ue afectan @=Cont.>=Cont.>

:.:. 0a0a te)peratura Tte)peratura T del )aterial. 0asdel )aterial. 0aste)peraturas )*s altas resultan ente)peraturas )*s altas resultan enresistenciasresistencias )*s altas)*s altas..

G. El tipo delG. El tipo del )aterial)aterial. El hierro tiene. El hierro tiene)*s resistencia el(ctrica ue un)*s resistencia el(ctrica ue un

conductor de co$re /eo)(trica)enteconductor de co$re /eo)(trica)entesi)ilar.si)ilar.

@@oo @ K @@ K @

oo

@@ii K @K @ccCo$reCo$re LierroLierro


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@esistiidad de un@esistiidad de un)aterial)aterial

0a0a resistividadresistividad ρ ρ es una propiedad de unes una propiedad de un)aterial ue deter)ina su resistencia)aterial ue deter)ina su resistencia

el(ctricael(ctrica RR..4l recordar ue4l recordar ue RR es directa)entees directa)enteproporcional a la lon/itudproporcional a la lon/itud LL eeinersa)ente proporcional al *reainersa)ente proporcional al *rea A A,,se puede escri$ir&se puede escri$ir&

or L RA

R A L ρ ρ = = or

L RA

R A L ρ ρ = =

0a unidad de resistiidad es el0a unidad de resistiidad es el oh)6)etrooh)6)etro

==ΩΩ•

)>


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E%e)plo :.E %e)plo :. 93u(93u( lon/itudlon/itud LL de ala)$rede ala)$re

de co$re se reuiere para producir unde co$re se reuiere para producir unresistor deresistor de G )G )ΩΩ; Supon/a ue el; Supon/a ue eldi*)etro del ala)$re esdi*)etro del ala)$re es )) )) y ue lay ue laresistiidadresistiidad ρ ρ del co$re esdel co$re es .72 A ".72 A "6?6?

ΩΩ..)) ..2 20.001 -/

D A

π π = =

A A < 7.?I A "< 7.?I A "6767

))22

L R

A ρ =

L R

A ρ =

- 2

-8

0.00 /.85 x 10 /

1.2 x 10

RA L

ρ

Ω= =

Ω/

L = ".?: )0a lon/itud reuerida0a lon/itud reueridaes&es&


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Coeciente deCoeciente dete)peraturate)peratura

Para la )ayoría de los )ateriales, laPara la )ayoría de los )ateriales, laresistenciaresistencia RR ca)$ia en proporción a laca)$ia en proporción a laresistencia inicialresistencia inicial Ro y al ca)$io eny al ca)$io ente)peraturate)peratura ∆∆t t ..

0 R R t α ∆ = ∆0 R R t α ∆ = ∆Ca)$io enCa)$io enresistencia&resistencia&

ElEl coeciente de te)peratura de lacoeciente de te)peratura de laresistencia,resistencia, αα es el ca)$io en resistencia pores el ca)$io en resistencia por

unidad de resistencia por unidad de /rado enunidad de resistencia por unidad de /rado enca)$io de te)peratura.ca)$io de te)peratura.

°∆

∆=

C

1 2es 3ni$a$;

0 t R

Rα


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E%e)plo G.E %e)plo G. 0a resistencia de un ala)$re de0a resistencia de un ala)$re deco$re esco$re es G."" )G."" )ΩΩ aa 2"2"""CC. 9Cu*l ser* su. 9Cu*l ser* su

resistencia si se calienta aresistencia si se calienta a ?"?"""CC; Supon/a; Supon/aueue αα < ".""G MC< ".""G MCoo..

0 0

0

; 0.00 4 C / - /60 C / R R t Rα ∆ = ∆ ∆ = Ω

@@oo < G."" )< G."" )Ω; ∆Ω; ∆t < ?"t < ?"ooC 2"C 2"ooC < 8"C < 8"

CCoo

∆R < .":)Ω

∆R < .":)Ω

R = RR = Roo ++ ∆∆RR

R =R = G."" )G."" )Ω 5 .":))Ω

R = I.": )ΩR = I.": )Ω


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Potencia el(ctricaPotencia el(ctrica

0a0a potencia el(ctricapotencia el(ctrica PP es la tasa a la ue sees la tasa a la ue se/asta la ener/ía el(ctrica, o tra$a%o por unidad/asta la ener/ía el(ctrica, o tra$a%o por unidadde tie)po.de tie)po.

V q

V

Para car/ar C& Tra$a%o


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C*lculo de potenciaC*lculo de potencia

4l usar la ley de #h), se puede encontrar la4l usar la ley de #h), se puede encontrar lapotenciapotencia el(ctrica a partir de cualuier parel(ctrica a partir de cualuier parde los si/uientes par*)etros&de los si/uientes par*)etros& corrientecorriente II,,

olta%eolta%e V V yy resistenciaresistencia RR..

0ey de #h)&0ey de #h)& V = IRV = IR

2

2; ; V P VI P I R P R

= = =

2

2; ; V P VI P I R P R

= = =


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E%e)plo I.E%e)plo I. Una herra)ienta se clasica enUna herra)ienta se clasica en B 4B 4 cuando se usa con un circuito ue proporcionacuando se usa con un circuito ue proporciona

2" H.2" H. 93u( potencia se usa para operar esta93u( potencia se usa para operar estaherra)ienta;herra)ienta;P = VI =P = VI = =2" H>=B 4>=2" H>=B 4> P = "?"

NP = "?"

N

E%e)plo 8.E%e)plo 8. Un calentador de I"" N eAtraeUn calentador de I"" N eAtraeuna corriente de " 4. 9Cu*l es launa corriente de " 4. 9Cu*l es laresistencia;resistencia;

R = I."" ΩR = I."" Ω2

2 2

500 ;

10 A/

P P I R R

I = = =


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@esu)en de fór)ulas@esu)en de fór)ulas

Q I

t =Q I t

=1C

1 A1 s

=1C1 A1 s

=Corrienteel(ctrica&Corrienteel(ctrica&

; ;V V

I V IR R R I

= = =; ;V V

I V IR R

R I

= = =

0ey de #h)0ey de #h)

a-&ere 1

"olt1o6- 1a*esistenci ==


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Coeciente de te)peratura de laresistencia&Coeciente de te)peratura de la

resistencia&

@esu)en =Cont.>@esu)en =Cont.>

or L RA R A L

ρ ρ = = or L RA R A L

ρ ρ = =

22; ;

V P VI P I R P

R= = =

22

; ;V

P VI P I R P R

= = =

0 R R t α ∆ = ∆

@esistiidad@esistiidaddede

)ateriales&)ateriales&

@esistiidad@esistiidaddede

)ateriales&)ateriales&

Potenciael(ctrica P:Potencia

el(ctrica P:

°∆∆=

C

1 s 3ni$a$e;

0 t R

Rα


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C#JC0US1OJ& Capítulo 27C#JC0US1OJ& Capítulo 27

Corriente y resistenciaCorriente y resistencia

cooriente y resistencia 4

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