Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las...
Transcript of Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las...
![Page 1: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/1.jpg)
Capítulo 4:
Circuitos de corriente continua
![Page 2: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/2.jpg)
Corriente promedio: carga que pasapor A por unidad de tiempo
Corriente Instantánea
[ I ] = C/s = A (Ampere)
J = q n vd
![Page 3: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/3.jpg)
Ley de Ohm
George Simon Ohm (1789-1854)
![Page 4: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/4.jpg)
Modelo microscópico para la conducción eléctrica
tiempo entre choquesconductividad eléctrica
Ley de Ohmrelación empírica valida para ciertos materiales
![Page 5: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/5.jpg)
Otro forma de la ley útil para aplicaciones prácticas:
resistividad eléctrica
Ley de Ohm
![Page 6: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/6.jpg)
Ley de Ohm
material ohmico material no-ohmico(ej.: diodo)
[R] = V/A = Ω (Ohm)Símbolo:
![Page 7: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/8.jpg)
Metales
τ(T)
n(T)
Semiconductores
![Page 9: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/9.jpg)
Superconductores
![Page 10: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/11.jpg)
Primer digito Segundo digito Multiplicador Tolerancia
Código de colores
![Page 12: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/12.jpg)
Ley de Joule
Energía Química
Energía Eléctrica
Energía Térmica
Mantener una corriente requiere un gasto de energía
Ley de Joule
[ ] = V.A = A2 . Ω = V2/Ω = W (watt)
![Page 13: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/13.jpg)
Fuerza Electromotriz
![Page 14: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/14.jpg)
La fuerza electromotriz (fem) es el trabajo necesario paradesplazar la unidad de carga a lo largo de una trajectoriacerrada.
[ε] = V
dl
E (estacionario)
Un campo eléctrico estacionario no puede mantener una corriente en un circuito cerrado
![Page 15: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/15.jpg)
Se denomina fuente de fem a cualquier fuente, medio o dispositivoque origina un campo eléctrico y produce una corriente eléctricaen un circuito cerrado.
Análogo mecánico de fem y resistencia
![Page 16: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/16.jpg)
Pilas y Baterías
energía química → eléctrica
![Page 17: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/17.jpg)
Generadores y Dínamos
energía mecánica → eléctrica
![Page 19: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/19.jpg)
Resistencia interna de una fuente de fem
![Page 20: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/21.jpg)
Combinación de Resistencias
![Page 22: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/22.jpg)
Resistencias en serie
![Page 23: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/23.jpg)
Resistencias en paralelo
![Page 24: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/24.jpg)
Leyes de Kirchhoff
Gustav Kirchhoff (1824-1887)
![Page 25: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/25.jpg)
Primera ley de Kirchhoff
La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen.
Segunda ley de Kirchhoff
La suma de las diferencias de potencial a través de todos los elementos en cualquier lazo cerrado (o malla) de un circuito es cero.
![Page 26: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/26.jpg)
Convenio de signos
dirección de recorrido
a b
![Page 27: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/27.jpg)
Circuito con una sola mallarecorro
1) Asigno un sentido a I
I < 0 sentido opuesto al asignado
![Page 28: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/28.jpg)
Circuito con dos mallas
Sentido I2 I3 opuestos a los indicados
![Page 29: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/29.jpg)
Circuitos RC
![Page 30: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/30.jpg)
Carga de un capacitor
![Page 31: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/31.jpg)
Llamamos:
Constante de tiempo
![Page 32: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/32.jpg)
Descarga de un capacitor
![Page 33: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/34.jpg)
Electroquímica (Pilas y Baterias)
![Page 35: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/35.jpg)
Luigi Galvani (1737-1798)
Electricidadanimal
Mientras disecaba una pata de rana, su bisturí tocóaccidentalmente un gancho de bronce del que colgaba la pata. Se produjo una pequeña descarga, y la pata se contrajoespontáneamente.
metal 1 metal 2
∆V
![Page 36: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/36.jpg)
Alessandro Volta (1745-1827)
Pila de Volta: Apilamiento de discos de cinc y cobre, separados por discos de cartón humedecidos con un electrolito.
Zn ==> Zn+2 + 2e- (oxidación)Cu+2 + 2e- ==> Cu (reducción)
![Page 37: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/37.jpg)
Electrólisis: consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos.
Michael Faraday (1791-1867)
2 H2O -----> 2H2 + O2
Ejemplo: electrólisis del agua
![Page 38: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/38.jpg)
Proceso inverso
John Daniell (1790-1845)
![Page 40: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/40.jpg)
Batería de un automóvilElectrodos: plomo,Electrolito: solución de ácido sulfúrico (H2SO4).
Cuando el aparato está descargado, se encuentra en forma de sulfato de plomo (PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metálico (Pb).
Durante el proceso de carga inicial, el sulfato de plomo es reducido a plomometálico en el polo negativo, mientras que en el ánodo se forma óxido de plomo (IV) (Pb O2).
![Page 41: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/41.jpg)
0 +2
+4 +2
![Page 42: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/42.jpg)
Pila de Leclanché
En 1866, George Leclanchéinventa en Francia la “pila seca”(Zinc-Dióxido de Manganeso).
ánodo: Zn - cátodo: MnO2 + C - electrolito: NH4Cl + H2O ánodo: Zn + 2 OH- ----> ZnO +H2O + 2 e-cátodo: MnO2 + H2O + 2 e- ----> MnO + 2OH¯
![Page 43: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/43.jpg)
Pila seca Se estabiliza el electrolito con una sustancia gelatinosa
La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrolito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de cinc. El electrodo negativo es de cinc, igual que la parte exterior de la pila, y el electrodo positivo es una varilla de carbono rodeada por una mezcla de carbono y dióxido de manganeso.
Anodo:Zn° Zn ²+ + 2e-Cátodo:2MnO2 + 2NH4+ + 2e- Mn2O3 + 2NH3 + H2OReacción Global:Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl + ZnCl2 --> 2ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
![Page 44: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/45.jpg)
Pilas alcalinas (larga vida)
NH4Cl NaCl o KCl
Duran más porque el zinc no está expuesto a un ambienteácido como el que provocan los iones amonio en la pilaconvencional. Como los iones se mueven más fácilmente a través del electrolito, produce más potencia y unacorriente más estable.
![Page 46: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/46.jpg)
Baterías de litioEmplea como electrolito una sal de litio que procura losiones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo. Las propiedadesde las baterias de Li-ion, como la ligereza de suscomponentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, han permitido el diseño de acumuladoreslivianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento.
![Page 47: Circuitos de corriente continuafisica3/cap-4.pdf · Primera ley de Kirchhoff La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Segunda](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021805/5ba9f0db09d3f2f51d8d79fd/html5/thumbnails/47.jpg)
Celda de combustible
Está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivosconsumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería.