ELECTRODINAMICA (ley de Ohm, Joule, ejercicios y problemas resueltos, videos, potencia eléctrica, fuerza electromotriz, fórmulas)

 

Contenido

ELECTRODINAMICA.. 1

Corriente eléctrica. 1

Resistencia eléctrica. 1

Problema de resuelto de resistencia eléctrica. 1

Voltaje. 2

Ley de Ohm.. 2

Fuerza electromotriz (f.e.m.) (ξ). 3

Fuente de voltaje. 4

Potencia eléctrica. 4

LEY DE JOULE. 4

Problemas y ejercicios resueltos Ley de Joule (videos): 4

 

ELECTRODINAMICA

 

Es la parte de la física que estudia la carga eléctrica en movimiento llamada corriente eléctrica.

 

Corriente eléctrica

Se define como la rapidez de movimiento de carga eléctrica.

Matemáticamente se encuentra con la expresión:

i = q/t

 

i: intensidad de corriente eléctrica (amperios = A)

q: carga (coulomb = c)

t: tiempo (segundo = s)

 

Resistencia eléctrica

Es la oposición que presenta un dispositivo eléctrico al paso de corriente eléctrica; su unidad de medida es el ohmio; y se trata de una resistencia hecha de alambre.

Matemáticamente se encuentra con la expresión:

R = (ρ.L)/A

 

R: resistencia eléctrica (ohmios = Ω)

ρ: resistividad del material (Ω.m)

L: longitud del alambre (m)

A: área transversal del alambre (m2) 

 

 Problema resuelto de resistencia eléctrica

1.  Determinar cuánto valdrá la resistencia de una ducha eléctrica conformada por 10 espiras de 8cm de diámetro, cuyo alambre de cobre tiene un diámetro de 4mm. La resistividad del cobre vale 1,71*10^-8 Ω.m

2.  Al equipo de jardineros encargado de cuidar una cancha de fútbol se les pide abonar el césped, para lo cual pueden escoger entre los siguientes insumos:

La condición exigida es que el material utilizado debe ser el de mayor resistividad eléctrica. De esta manera se minimizan accidentes por rayos que puedan caer en la cancha.

Con base a esta información, ¿Qué insumo es la mejor opción para abonar la cancha?

a .      Melaza, urea y carbonato de calcio

b .     Humus de lombriz

c .     Hojas secas y trituradas

 

MIRA LA RESOLUCIÓN A PARTIR DEL MINUTO 1

 

Voltaje

Es una magnitud física escalar que mide la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, que al estar conectados por un material conductor produce un flujo de electrones.

Su unidad de medida es el voltio.

Un voltio es la diferencia de potencial existente entre dos puntos de tal forma que, para llevarle a 1 coulomb de carga de un punto a otro, se ha empleado 1 Joule de energía.

 

Ley de Ohm

Si una resistencia eléctrica se conecta a una fuente de voltaje, por dicha resistencia empezará a atravesar corriente eléctrica. La ley de Ohm manifiesta que dicha corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.

 

i = V/R ; Unidades: (voltio/Ω) = (Amperio)

Fuerza electromotriz (f.e.m.) (ξ)

Es el voltaje que tiene una batería en circuito abierto, es decir cuando no atraviesa corriente eléctrica. El voltaje que entrega la batería a un circuito es menor a la f.e.m., debido a una resistencia interna de la propia batería; por lo tanto el voltaje que la batería entrega al circuito es:

V = ξ – i.r

 

V: voltaje que la batería entrega al sistema

ξ: f.e.m.

i: corriente eléctrica

r: resistencia interna de la batería

R: resistencia del circuito

 

Deducción fórmula:

V = ξ – i.r

 

i.R = ξ – i.r

 

i.R + i.r = ξ

 

i(R+r) = ξ

 

i = ξ/(R+r)

 

Fuente de voltaje

 

Es todo dispositivo que genera una diferencia de potencial; similar a una bomba de agua.

 

Potencia eléctrica

Es la rapidez con que se realiza un trabajo; es la energía que consume una máquina o dispositivo eléctrico por cada unidad de tiempo.

 

P = E/t  ; Unidades: (J/s) = ( vatio o watt)

 

P: potencia eléctrica

E: energía eléctrica

t: tiempo

 

LEY DE JOULE

Joule descubrió que al pasar corriente eléctrica por una resistencia, la potencia consumida en dicha resistencia es igual a:

 

 P = i².R ; su unidad de medida es el vatio o watt (w)

 

P = i.V

 

P: potencia

i: intensidad de corriente

R: resistencia

V: voltaje

VIDEO EXPLICATIVO, DEDUCCIÓN DE OTRAS FÓRMULAS RELACIONADAS A LA LEY DE JOULE

Problemas y ejercicios resueltos Ley de Joule (videos):

1.- El ingeniero de una empresa ha verificado que en una bodega se encuentra una bomba de agua que necesita instalar en un proyecto industrial, en el cual observan los datos:

Calcule el valor del voltaje en voltios, que necesita suministrar la red a la bomba para que cumpla su función.

 

P = i.V

 

V = P/i

 

V = 900 w/ 5 A

 

V = 180 v

 

MIRA LA RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA HASTA EL MINUTO 1

2.- En el siguiente circuito determinar:

a.    La corriente eléctrica que atravesará por el circuito

b.   La energía que se consumirá en la resistencia en media hora.

 

3.- En un automóvil se usa un calentador de agua por inmersión. Si la batería del carro es de 12 v ¿qué potencia y qué resistencia deben tener uno de estos calentadores para subir 50°C de 0,2 litros de agua en 2 min? (capacidad calorífica del agua 1cal/(g.°C))

 

4.- La intensidad de corriente que circula por una resistencia conectada a una fuente de 100V es de 1 Amperio. Suponiendo que toda la energía disipada por la resistencia puede transferirse a un volumen de agua, ¿qué tiempo sería necesario para calentar 100cm³ de agua?