CORRIENTE ELECTRICA - LEYES

UNIVERSIDAD PRIVADA DE ICA INGENIERIA INFORMATICA Y DE SISTEMAS

DOCENTE: ING. JUAN ALFREDO TOLEDO HUAMAN

FISICA II

La corriente eléctrica conmucha chispa

•••

Elementos activos y pasivosCircuitos eléctricos

Corriente continua y alterna, las de nuestras casas

chispas

• Almacenamiento y producción de energíaeléctricaVehículos eléctricos: de la bicicleta al automóvil, un futuro presente

•

1

Energía eléctrica

• ¿Qué hacemos desde que estábamosdormidos, hasta que volvemos a¿Qué hemos utilizado?

dormir?

•––

–

–

–

–

DespertadorIluminación

Cafetera, tostadora, exprimidor …

Afeitadora, secador, agua caliente.

Ascensor.

Transporte (batería, intermitentes, luces)

…2

Energía eléctricaHemos utilizado energía eléctrica• y endistintos “aparatos”transformado en:

la hemos

––––

EnergíaEnergíaEnergíaEnergía

sonoraluminosa caloríficamecánica• Estos “aparatos” que transforman la

energía eléctrica en otro tipo de energíase llaman elementos pasivos.

3

¿De dónde procedía?

una pilala central eléctricala batería del coche

–––

DeDeDe

• Que han transformando a su vez laenergía química, hidráulica, nuclear,térmica, …, enA los sistemas otras energías

energía eléctrica.capaces de transformaren eléctricas los llamamos

•

elementos activos

4

Elementos activos I

5

Elementos pasivos I

6

¿Cómo llegó?• Está claro que por los

cables– de alta tensión

– de baja tensión

Por los cables pasó corriente

•

• Llamamos intensidad decorriente a la cantidad decarga que pasa por un punto en la unidad de tiempo:

I = Q/t

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Elementos activosSon los encargados de proporcionar

energía a los electrones para que recorran el circuito, se caracterizan por su

fuerza electromotriz (f.e.m.) que esla energía suministrada a la unidad de carga “ε”, que se mide en voltios

Energía suministrada = q × ε

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Elementos pasivosEn los elementos pasivos se transforma la energía eléctrica en otra forma de energía. Se caracterizan por sudiferencia de potencial (d.d.p.) quees la cantidad de energía eléctrica que se transforma en otra forma de energía por cada unidad de carga que atraviesa el elemento pasivo “ΔV”

Energía consumida = q × ΔV

9

¿Cómo se conectan?

• Los elementos pasivos yactivos se conectan entre sí formando un circuito. Que de alguna manerapodemos reducir a

• En el que vemos que laenergía suministrada por elgenerador se “consume” enla resistencia

10

Hablemos del tiempoSi la energía se gasta ahora, tiene que estar disponible ahora, “en cada segundo”

Tendremos que hablar de potencia, que es la

•

•

energía por unidad de tiempo

• En los elementos activos • En los elementos pasivosla potencia consumida (Pc)

será:

Potencia consumida =

La potencia (Pa) que

suministren será:

Potencia suministradaΔV × I

= ε × I11

Características¿Pueden los elementos

activos dar toda laenergía que les pidamos?

¿Y los elementos pasivos pueden consumir toda la energía que les suministremos?

La respuesta en amboscasos es “no”

Pero siempre

Potencia = Intensidad × voltage

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Características de lospasivos

Un elemento pasivo es tal que la intensidad que lo atraviesa es mayor cuanto mayor es la d.d.p. a la que le sometemos

La constante de proporcionalidad, que es característica de cada elemento, la llamamos resistencia “R”

elementos

ΔV = I × R ley de Ohm

Los elementos reales dejan decumplirlo y después se funden

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Características deactivos

Teóricamente una batería debe dar siempre la misma d.d.p. que será igual a su f.e.m.

La realidad es que no es así, la d.d.p. que suministra un elemento activo es:

ΔV = ε – I • ri

los elementos

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CircuitosLa realidad es que no podemos usar cualquier pila para cualquier aparato. La energíaque gastamos en cada momento la tiene que suministrar en cada

•

momento el generador, porcarga que pase, por tanto

cada

• La energía suministrada– ΔV = ε – I ri

Igual a la energía gastada– ΔV = I R

•

15

Ley de Ohm

• La igualdad de lasdos energías nos lleva a escribir:

ε = I (R + ri )

O lo que es lo mismo

I

R ri

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Tipos de corriente

• En casa tenemos– pilas

– enchufes

En las pilas los electrones van siempre del polo negativo al positivo corriente continua

•

• En los enchufes loselectrones van y vienencorriente alterna

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Corriente continua: Pilas

Cuando cambiamos las pilas de un aparato:¿Usamos siempre el mismo

modelo?

¿Es un capricho del constructor de cada aparato?

¿Ponemos siempre el mismonúmero de ellas?

Si no tenemos la apropiada¿podemos hacer una

chapuza para salir del paso?

•

18

Corriente continua Pilas II

• Cada aparato necesita unaalimentación determinada y requierepilas de “mas ola potencia que

Por ejemplo un

menos duración” porgasta.

aparato requiere 3 V•Normalmente las pilas son de 1,5 V.Dos en serie nos dan 1,5 + 1,5 = 3 V

Si necesitamos bastante potencia nosrecomendarán “larga duración”Una pila de gran duración de 1,5V se puede

suplir por dos también de 1,5 V de menor duración, conectadas en paralelo.

•

19

Tipos de conexiones

• Existen dos tipos fundamentales deconectar los elementosde un circuito– Conexión en serie

– Conexión en paralelo

(activos o pasivos)

• Veamos en que consisteconexión

cada tipo de

20

Elementos en serie

• Varios elementos están conectadoscorriente

en serie sipor ellos pasa la misma

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Elementos en paralelo

• Varios elementosestán conectados en paralelo si todos ellos está sometidos a lamisma d.d.p. entre sus extremos

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Elemento equivalentePor elemento equivalenteentendemos aquel querealiza en el circuito la misma función que aquellos a losque sustituye.

•

– Si le sometemos a la mismad.d.p. que a los que sustituye, pasa por él la misma corriente que por el conjuntoSi pasa por él la misma corriente que a los que sustituye, aparece entre sus extremos la misma d.d.p. que aparecía en el conjunto

–

23

Resistencia equivalente en serie

Si varias resistencias están en serie, las recorre la misma intensidad– Cada una tiene

distinta d.d.p. entre sus extremos

•

V V1 V2 V3 I R1 I R2 I R3• La diferencia depotencial total es la suma de las de cada una

V I (R R R )1 2 3 Requi R1 R2 R3V I Requi

24

Resistencia equivalenteparalelo

resistenciasparalelo,la misma d.d.p.

• Si variasestán en soportan– La intensidad que recorre

cada una es distinta

• La intensidad total essuma de las intensidades de cada una

laV V V

I I1 I2 I3 R R R1 2 3

1 1 1I V

R

1 1 1 1 R R 1 2 3

V R equi R1 R 2 R 3 I Requi para

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Las conexiones

¿Cómo están conectadoslos aparatos en casa?

en casa

•

––

–

¿en serie?¿en paralelo?

En la primera figura las tres bombillas están en serie (la corriente no tiene por donde escapar)

En la segunda figura las bombillas están en paralelo

–

• ¿Qué solución es mejor?

26

Las conexiones en casa II

• Como todos los aparatoseléctricos de casa funcionan a 220 V. Todos tiene que estar a la misma d.d.p.

Los debemos conectar enparalelo

27

Las conexiones en casa III

• Existen lámparas queiluminan más o menos según queramos

¿Cómo se logra?

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Volvamos a la energía

• Las aparatos eléctricos consumen en cadainstante una cierta cantidad de energía

Consumimos más energía si tenemos mucho tiempo enchufado el horno o si tenemos enchufado a la vez el horno, la lavadora …Nos recomiendan que no enchufemos a la vezmuchos aparatos . “Se saltan los plomos”

¿Por qué se saltan los plomos?

•

•

29

Energía y potencia

• Pedimos muchaenergía en pocotiempomucha para la

y eso suponepotencia y compañía dar

en poco tiempomucha energía, es decir gran cantidad de potencia

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El contrato de la “luz”

• Sabemos quePotencia = intensidad x voltaje

Mucha potencia supone intensidades altas,pues la d.d.p. es siempre la misma

• Por eso las compañías eléctricas nos danun contrato de 3,3 kw o 7,7 kw y nos ponen un limitador de corriente 15 A, 35 A

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Efecto calorífico

• Si un horno consume muchapotencia transforma mucha energía eléctrica en calor en poco tiempoEso es bueno para el fin para el que los construimos¿Qué ocurre con el tendido eléctrico o con otros aparatos que no queremos nos den calor?

•

•

32

Características de loselectrodomésticos

Cuando compramos un electrodoméstico debemos mirar sus características:

•

––

–

–

Tensión de alimentaciónFrecuencia de trabajo

La potencia que consume

La catalogación de eficiencia

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Porque se funden los aparatos• Si siempre se cumple:

Potencia = d.d.p. x intensidadPot V I1800 120 I I 15A

120Un aparatopensado

luego pasa

consume 1.800 w, y estápara conectarlo a 120 V

por él una corriente de

V I R R 815

VR

2208

I 27,5intensidad de 15 A.

tiene una resistencia de 8 Ω.Si lo conectamos a una red de 220 V

Pasa por él una corriente de 27,5 A

Pot 220 27,5 6.050

Luego disipa 6050 W SE QUEMA

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A vueltas con la energía• Decimos que la potencia es

el producto de lapor la d.d.p.

intensidad

• Y que se cumpleOhm

la ley de

• ¿Cómo es la potenciadirecta o inversamente proporcional a la resistencia?

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Pot V I

V I

R2

Pot V

R

Pot V IV I R

Pot I2 R

Algunos arreglos

• Supongamos unhornillo de 1.500 Wpara una red de 220 V

Se estropea y unimos los dos trozos de la espiral. Conseguimos que vuelva a funcionar

•

V I R

• Calienta másmenos

o

Pot

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Pot V I

Pot I2 R

Pot V I

I V

R

V2

R

Central hidroeléctrica

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Central térmica

38

Central nuclear

39

Central eólica

40

Central fotovoltaica

41

Central solar térmica

42

Central hidroeléctrica de bombeo

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Central de ciclo combinado

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Incineradora de residuos urbanos

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Central de gasificación integradacon ciclo combinado

46

Central de cogeneración mediantebiomasa

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