Ley de ohm y potencia eléctrica

CONCEPTO DE CORRIENTE ELÉCTRICA Y LA LEY DE OHM.

1. LEY DE OHM Y POTENCIA
ELECTRICA

2. Corriente eléctrica
La La corriente eléctricacorriente eléctrica I I es la tasa es la tasa
del flujo de carga del flujo de carga QQ a través de a través de
una sección transversal una sección transversal A A en en
una unidad de tiempo una unidad de tiempo tt..
Q
I
t
=
1C
1 A
1 s
=Un
Un
ampere
ampere
A
A
es la carga que fluye a
es la carga que fluye a
la tasa de un
la tasa de un
coulomb por segundo
coulomb por segundo
.
.
Un Un ampereampere A A es la carga que fluye a es la carga que fluye a
la tasa de un la tasa de un coulomb por segundocoulomb por segundo..
AA
++
--
AlambrAlambr
ee
+Q+Q
tt

3. Ejemplo 1. La corriente eléctrica en un
alambre es de 6 A. ¿Cuántos electrones
fluyen a través de un punto dado en un
tiempo de 3 s?
I = 6 AI = 6 A
;
q
I q It
t
= =
qq = (6 A)(3 s) = 18 C = (6 A)(3 s) = 18 C
Recuerde que: 1 eRecuerde que: 1 e
--
= 1.6 x 10 = 1.6 x 10
-19-19
C, luego convierta: C, luego convierta:
( )
-
20
-19
1e
18 C 18 C 1,125 x 10 electrons
1.6 x 10 C
æ ö
= = ç ÷
è ø
En 3 s: 1.12 x 10
20
electrones

4. Corriente convencional
Imagine un capacitor cargado con Imagine un capacitor cargado con Q = CVQ = CV al que al que
se permite descargarse.se permite descargarse.
Flujo de electrones:Flujo de electrones: La dirección La dirección
de ede e
- -
que fluye de – a +. que fluye de – a +.
Corriente convencional:Corriente convencional: El El
movimiento de +q de + a – movimiento de +q de + a –
tiene el mismo efecto.tiene el mismo efecto.
Los Los campos eléctricoscampos eléctricos y el y el potencialpotencial se definen en se definen en
términos de términos de +q+q, así que se supondrá , así que se supondrá corriente corriente
convencional convencional (incluso si el flujo de electrones (incluso si el flujo de electrones
puede ser el flujo real).puede ser el flujo real).
+
+
-
-
+-
Flujo de
electrones
+-+-
e
-
Flujo convencional
+

5. Fuerza electromotriz
Una Una fuente de fuerza electromotriz (fem)fuente de fuerza electromotriz (fem) es un es un
dispositivo que usa energía química, mecánica u dispositivo que usa energía química, mecánica u
otra para proporcionar la diferencia de potencial otra para proporcionar la diferencia de potencial
necesaria para corriente eléctrica.necesaria para corriente eléctrica.
Líneas de Líneas de
transmisióntransmisión
BateríaBateríaGenerador Generador
eólicoeólico

6. Analogía de agua para
FEM
Presión
baja
BombaAgua
Presión
alta
VálvulaFlujo
de agua
Constricción
Fuente de
FEM
Resistor
Potencial
alto
Potencial
bajo
Interruptor
E
R
I
+ -
La La fuente de femfuente de fem (bomba) proporciona el (bomba) proporciona el voltajevoltaje
(presión) para forzar (presión) para forzar electroneselectrones (agua) a través de (agua) a través de
una una resistenciaresistencia eléctrica (constricción estrecha). eléctrica (constricción estrecha).

7. Símbolos de circuito
eléctrico
Con frecuencia, los Con frecuencia, los circuitos eléctricos circuitos eléctricos contienen contienen
uno o más resistores agrupados y unidos a una uno o más resistores agrupados y unidos a una
fuente de energía, como una batería.fuente de energía, como una batería.
Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:Con frecuencia se usan los siguientes símbolos:
+ - + -
- + - + -
Tierra Batería
-+
Resistor

8. Resistencia eléctrica
Suponga que se aplica una diferencia de potencial constante Suponga que se aplica una diferencia de potencial constante
de de 4 V4 V a los extremos de barras geométricamente similares a los extremos de barras geométricamente similares
de, por decir, acero, cobre y vidrio.de, por decir, acero, cobre y vidrio.
4 V 4 V 4 V
Acero Cobre Vidrio
I
s
I
c
I
g
La corriente en el vidrio es mucho menor La corriente en el vidrio es mucho menor
para el acero o el hierro, lo que sugiere una para el acero o el hierro, lo que sugiere una
propiedad de los materiales llamada propiedad de los materiales llamada
resistencia eléctrica R.resistencia eléctrica R.

9. Ley de Ohm
La La ley de Ohmley de Ohm afirma que la corriente afirma que la corriente II a través de un a través de un
conductor dado es directamente proporcional a la conductor dado es directamente proporcional a la
diferencia de potencial diferencia de potencial VV entre sus puntos extremos. entre sus puntos extremos.
La ley de Ohm permite definir la La ley de Ohm permite definir la resistencia resistencia
RR y escribir las siguientes formas de la ley: y escribir las siguientes formas de la ley:
; ;
V V
I V IR R
R I
= = =
VIOhm deLey µ=

10. Ejemplo 2. Cuando una batería de 3 V se
conecta a una luz, se observa una
corriente de 6 mA. ¿Cuál es la resistencia
del filamento de la luz?
Fuente de
FEM
R
I
+ -
V = 3 V
6 mA
3.0 V
0.006 A
V
R
I
= =
RR = 500 = 500 WRR = 500 = 500 W
La La unidad SIunidad SI para la resistencia para la resistencia
eléctrica es el eléctrica es el ohmohm, , W:
1 V
1
1 A
W=

11. AmperímetroAmperímetroVoltímetroVoltímetro ReóstatoReóstatoFuente de Fuente de
FEMFEM
Reóstato
A
Símbolos de circuito de laboratorio
Vfem
-
+

12. Factores que afectan la
resistencia
1. La 1. La longitud Llongitud L del material. Los materiales del material. Los materiales
más largos tienen mayor resistencia.más largos tienen mayor resistencia.
1 1 W
LL
2 2 W
2L2L
2. 2. El El área Aárea A de sección transversal del material. Las de sección transversal del material. Las
áreas más grandes ofrecen áreas más grandes ofrecen MENOSMENOS resistencia. resistencia.
2 2 W
AA
1 1 W
22
AA

13. Factores que afectan R
(Cont.)
3. 3. La La temperatura Ttemperatura T del material. Las temperaturas del material. Las temperaturas
más altas resultan en resistencias más altas resultan en resistencias más altasmás altas..
4. El tipo del 4. El tipo del materialmaterial. El hierro tiene más . El hierro tiene más
resistencia eléctrica que un conductor de resistencia eléctrica que un conductor de
cobre geométricamente similar.cobre geométricamente similar.
RR
oo
R > RR > R
oo
RR
ii > R > R
cc
CobreCobre HierroHierro

14. Resistividad de un material
La La resistividad resistividad rr es una propiedad de un material es una propiedad de un material
que determina su resistencia eléctrica que determina su resistencia eléctrica RR..
Al recordar que Al recordar que RR es directamente es directamente
proporcional a la longitud proporcional a la longitud LL e inversamente e inversamente
proporcional al área proporcional al área AA, se puede escribir:, se puede escribir:
or
L RA
R
A L
r r= =
La unidad de resistividad es el La unidad de resistividad es el ohm-metro (ohm-metro (WW·m)

15. Ejemplo 3. ¿Qué longitud L de alambre de
cobre se requiere para producir un resistor
de 4 mW? Suponga que el diámetro del
alambre es 1 mm y que la resistividad r
del cobre es 1.72 x 10
-8
W
.
m

.
2 2
(0.001 m)
4 4
D
A
p p
= = AA = 7.85 x 10 = 7.85 x 10
-7-7
m m
22
L
R
A
r=
-7 2
-8
(0.004 )(7.85 x 10 m )
1.72 x 10 m
RA
L
r
W
= =
Wg
L = 0.183 mLa longitud requerida es:La longitud requerida es:

16. Potencia eléctrica
La La potencia eléctrica potencia eléctrica P P es la tasa a la que se gasta la es la tasa a la que se gasta la
energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.energía eléctrica, o trabajo por unidad de tiempo.
V q
V
Para cargar C: Trabajo = qVPara cargar C: Trabajo = qV
Sustituya Sustituya q = It , q = It , entonces:entonces:
VIt
P
t
= P = VI
I
t
q
I
t
qV
t
Trabajo
P === e

17. Cálculo de potencia
Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la Al usar la ley de Ohm, se puede encontrar la
potenciapotencia eléctrica a partir de cualquier par de los eléctrica a partir de cualquier par de los
siguientes parámetros: siguientes parámetros: corriente corriente II, , voltajevoltaje VV y y
resistenciaresistencia RR..
Ley de Ohm: Ley de Ohm: V = IRV = IR
2
2
; ;
V
P VI P I R P
R
= = =

18. Ejemplo 5. Una herramienta se clasifica en 9 A
cuando se usa con un circuito que proporciona
120 V. ¿Qué potencia se usa para operar esta
herramienta?
P = VI =P = VI = (120 V)(9 A) (120 V)(9 A)
P = 1080 WP = 1080 W
Ejemplo 6.Ejemplo 6. Un calentador de 500 W extrae Un calentador de 500 W extrae
una corriente de 10 A. ¿Cuál es la resistencia?una corriente de 10 A. ¿Cuál es la resistencia?
R = 5.00 WR = 5.00 W
2
2 2
500 W
;
(10 A)
P
P I R R
I
= = =