Circuitos%2bde%2bcorriente%2bdirecta

7/21/2019 Circuitos%2bde%2bcorriente%2bdirecta

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FUERZA ELECTROMOTRIZ

El terminal positivo de la batera est a

un mayor potencial que el terminalnegativo.

Si despreciamos la resistencia interna de

la batera, la diferencia de potencial a

travs de ella (llamado voltaje terminal)

es igual a su emf. Sin embargo, ya que

una batera real siempre tiene alguna

resistencia internar. el voltaje terminal

no es igual a su emf para una batera en

un circuito en el cual hay una corriente.


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Considere el diagrama de la figura mostrada,

donde la batera est representada por el

rectngulo de lnea punteada que contiene una

emfen serie con una resistencia internar.Cuando pasamos del terminal negativo al

terminal positivo, el potencial se incrementaen

una cantidad . Sin embargo, conforme nosmovemos a travs de la resistencia r, el

potencial se reduceen una cantidasIr, donde Ies la corriente en el circuito. As, el voltaje

terminal de la batera = es:

= -Ir

De modo que es equivalente al voltaje decircuito abierto. Es decir, el voltaje terminal

cuando la corriente es cero.


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Una batera tiene una emf de 12.0 V y una resistencia interna de 0,05.Sus

terminales estn conectados a una carga de resistencia de 3.00 .

a) Calcule la corriente en el circuito y el voltaje en la terminal de la batera.

Para chequear este resultado, podemos calcular el voltaje a travs de la resistencia R.

b) Calcule la potencia entregada al resistor, la potencia entregada a la resistencia

interna de la batera, y la potencia entregada por la batera.

Potencia = 3,93 A x 12.0V = 47,16 W que es igual a la suma de

los otros dos anteriores.


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CONEXIN DE RESISTENCIAS EN SERIE

En una combinacin de resistencias en serie, la corriente enlos dos resistores es la misma ya que cualquier carga que pasa

a travs de debe tambin pasar a travs de .


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Esta relacin indica que la resistencia equivalente de un conexin

en serie es siempre mayor que cualquiera de las resistenciasindividuales.


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CONEXIN DE RESISTENCIAS EN PARALELO

Cuando resistores estn conectados en paralelo, la diferencia

de potencial a travs de ellos es la misma.


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La resistencia equivalente de dos o ms resistores conectados

en paralelo ser siempre menor que aquella de menor valor

en el grupo.


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Cuatro resistores son conectados como se muestra en la figura.

a) Calcule la resistencia equivalente entre los puntos a yc

b) Cul es la corriente en cada resistor si una diferencia de

potencial de 42 Ves mantenida entre ay c?


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Considere el circuito mostrado en la figura. Calcule a) la corriente en el resistor de

20.0 y b) la diferencia de potencial entre los puntos ay b.


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Una batera de 6.00 V suple de corriente al circuito mostrado en la figura. Cuando el

switch doble est abierto, como se muestra en la figura, la corriente en la batera es de

1.00 mA. Cuando el switch se cierra en la posicin 1, la corriente en la batera es 1.20

mA. Cuando el switch se cierra en la posicin 2, la corriente en la batera es de 2.00

mA. Calcule las resistencias , , .

Cuando Sest abierto, , , estn enserie con la batera.

Cuando Sest cerrado en la posicin 1, las estn en paralelo y stas en serie con :

Cuando Sest cerrado en la posicin 2, estn en serie con la batera. est encorto.

Resolviendo se obtiene:


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Calcule la potencia distribuida a cada resistor en el circuito mostrado.


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Considere cinco resistores conectado como se muestra en la figura. Calcule la

resistencia equivalente entre los puntos a y b.

0 cdV


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Tres resistencias estn conectadas en paralelo como se muestra en la figura. Una

diferencia de potencial de 18.0 V es mantenido entre los puntos a y b.

a) Calcule la corriente en cada resistencia.

b) Calcule la potencia entregada a cada resistor y la potencia total entregada a

la combinacin de resistores.

La suma de las tres da un total de 198 W.


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c) Calcule la resistencia equivalente del circuito.

d) Qu pasara con la corriente si el circuito fuera el que se muestra en la figura:


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REGLAS DE KIRCHHOFF

Regla de los nodos.- La suma de las corrientes que entran en un nodo debe ser igual

a la suma de las corrientes que salen de l.

Regla del lazo (bucle).- La suma de las diferencias de potencial a travs de todos los

elementos alrededor de cualquier circuito cerrado debe ser cero.

salenentran II

cerradolazo

V

0


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S Hacia un potencial bajo y si el resistor es recorrido en

la direccin de la corriente, la diferencia de potencial

a travs del resistor es =

Si un resistor es recorrido en una direccin opuesta

a la corriente, la diferencia de potencial a travsdel resistor es +

Si una fuente de fem (resistencia interna cero) es

recorrida en la direccin de la fem (de negativo a

positivo), la diferencia de potencial es +.Lafemde la batera aumenta el potencial elctrico

conforme nos movemos en esta direccin.

Si una fuente de fem (resistencia interna cero) es

recorrida en la direccin opuesta (de positivo a

negativo), la diferencia de potencial es . Eneste caso la fem de la batera reduce el potencial

elctrico conforme nos movemos a travs de ella.


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Un circuito de un solo lazo contiene dos resistores y dos bateras, como se

muestra en la figura. (Desprecie las resistencias internas de las bateras).

a) Calcule la corriente en el circuito.

Haremos el recorrido en el sentido de

las manecillas del reloj.

b) Cul es la potencia entregada a cada resistor? Cul es la potencia entregada por

la batera de 12-V?

La potencia total entregada a los resistores es: 2.0 W.

La batera de 12-V entrega una potencia de = 4,0. A mitad de esta potenciaes entregada a los dos resistores. La otra mitad es entregada a la batera de 6-V, la

cual est siendo cargada por la batera de 12-V.


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Calcule las corrientes en el diagrama mostrado en la figura.

Sustituyendo la ecuacin (1) en la ecuacin (2) queda:

Dividiendo la ecuacin (3) para 2 y arreglando queda:

Restando ecuacin (5) de la ecuacin (4) se elimina

Usando este valor en ec. (5):


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Bajo condiciones de rgimen estable, calcule las corrientes: ,

Cul es la carga en el capacitor?

Se puede aplicar las leyes de Kirchhoff al lazo bghabpara encontrar la diferencia de

potencial a travs del capacitor. Movindonos a favor de las manecillas del reloj:


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En el circuito mostrado, calcule la resistencia equivalente.

= 8 2,0

2,05,0

2,0 1,0

24.0


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CIRCUITOS RC

Aplicando las leyes de Kirchhoff y movindonos en favor de las manecillas del reloj:

ver
http://h/fisC%20teoria/ver.pptxhttp://h/fisC%20teoria/ver.pptx


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Podemos hallar una expresin para la corriente al diferenciar la ecuacin:

con respecto al tiempo. Usando = .


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DESCARGA DE UN CAPACITOR

DONDE 0IRC

Q


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Considere un capacitor de capacitancia Cque se est descargando a travs de un

resistor de resistencia R, como se muestra en la figura.

a) Despus de cuntas constantes de tiempo la carga en el capacitor ser de un

cuarto de su valor inicial?

SOLUCION

La carga en el capacitor vara con el tiempo de acuerdo a la ecuacin =

.Para hallar el intervalo de tiempo durante el cual qcae a un cuarto de su valor inicial,

debemos sustituir = en esta expresin y resolver para t.


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b) La energa guardada en el capacitor decrece con el tiempo conforme el capacitor

se descarga. Despus de cuntas constantes de tiempo esta energa guardada se

convierte en un cuarto de su valor inicial?

donde =

que es la energainicial guardada en el capacitor.

Como = y resolviendo parat:

Si quisiramos describir al circuito en trminos del intervalo de tiempo que se requiere

para que la carga caiga a la mitad de su valor original, en lugar de la constante de tiempo.

Esto no dara un parmetro para el circuito llamado . Cmo se relacionala vida media con la constante de tiempo?

RESPUESTA: Despus de una vida media, la carga pasa de Q a Q/2, por lo tanto:


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El ampermetro mostrado en la figura lee 2.00 A. Calcule , , .

2,00 5,00 2,00 = 0


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Tomado = 1,00 y = 250, determine la direccin y la magnitud de lacorriente en el alambre horizontal entre ay e,

071.1250 211 RIIRI

Resolviendo y con = 1000:

= 50,0


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En el circuito de la figura, el switch Sha estado abierto por largo rato. De repente se

lo cierra. Determine la constante de tiempo (a) antes de que el switch se cierre y (b)

despus de que el switch se cierra. (c ) Deje que el switch sea cerrado a t = 0.

Determine la corriente en el switch como funcin del tiempo.

(c ) la batera lleva corriente

El resistor de 100klleva corriente

de magnitud

La corriente en el switch es hacia abajo


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El circuito de la figura ha estado conectado por mucho tiempo.

(a) Cul es el voltaje a travs del capacitor?

(b) Si la batera es desconectada, en qu tiempo el capacitor se descargar hasta un

dcimo de su voltaje inicial?

izquierdoramalelencorriente2510 11 AIIV

AI 1:derechoramalelEn 2

VAVVa 800.1210:izquierdoVoltaje

VAVVb

2100.810:derechoVoltaje

El voltaje a travs del capacitor ser: = 6.00


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El switch S ha estado cerrado por largo tiempo, y el circuito elctrico mostrado en la

figura lleva una corriente constante. Tome = 3,00, = 6,00, =4,00, = 7,00.La potencia entregada a 2,40.a) Calcule la carga en .b) Ahora el switch se abre. Despus de muchos milisegundos, en cunto la carga en

ha cambiado?

La diferencia de potencial a travs de es

La carga en es:


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es:

: 130 + 74,1 = 204,1

b) En equilibrio despus que el switch se ha abierto,no existe corriente. La diferencia de potencial a travs

de cada resistor es cero. El total de 204 V aparece a

travs de ambos capacitores. La nueva carga es:

: 1222 778 = 444

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