Primeros pasos a seguir para la resolución.

 

Ejercicio 1: Realizar los cálculos de la instalación que se presenta.

 

Ejemplo 2B. Resolución de circuitos.

 Ejemplo 2B.

2.B.1. ¿Qué tipo de circuito es el de la figura?

2.B2. Calcula la intensidad total que recorre el circuito y cada una de las caídas de tensión en los distintos elementos.

Resolución del ejemplo.

- En el ejemplo se trata un circuito serie, para el que tenemos que la corriente que recorre el circuito es la misma que recorre todos sus elementos al no existir nudos o bifurcaciones en las que se pueda dividir la corriente.

- Para la segunda parte del ejemplo, e primer lugar vamos a calcular la resistencia total, realizando la suma de cada uno de los valores de las resistencias.

Rt=R1+R2+R3=270+4700+15=4985Ω

una vez obtenemos el valor de la resistencia total del circuito, a través de la Ley de Ohm, calculamos la corriente total del circuito.

It=Vt/Rt=15v/4985Ω=0,003A

con la corriente total y los valores de las resistencias, calculamos la caída de tensión encada una de ellas.

VR1=R1·It=270·0,003=0,81V.

VR2=R2·It=4700·0,003=14,1V.

VR3=R3·It=15·0,003=0,045V.

Como comprobación, la suma de las distintas caídas de tensión deben de sumar la tensión de la fuente:

VRt=0,81+14,1+0,045=14,955V.

Por lo tanto, se puede decir que los datos son correctos.

Ejemplo 2.

 

EJEMPLO 2.

Un circuito entrega una potencia de 50W sobre una cara de 4 Ω. Calcular la corriente circulante y la tensión aplicada.

P=50W.

R=4Ω.

Para esta ocasión, para la resolución utilizamos la siguiente formula:

I2=P/R

Por lo tanto,

I=√50/4=√12,5=3,53A

Calculamos la tension aplicada:

V=I·R=3,53·4=14,14V

Por lo tanto, los valores buscados son:

I=3,53 A.

V=14,14 V.

Ejemplo 1. Aplicación Ley de Ohm.

 EJEMPLO 1

En un circuito la carga resistiva es de 150 Ω, la tensión aplicada es de 25 V. calcular la corriente circulante y la potencia disipada.

Aplicando la Ley de Ohm:

V=R·I

En este caso, teniendo la tensión y el valor de la resistencia, nos faltaría calcular la intensidad de corriente y la potencia disipada.

Despejando de la formula, obtenemos una intensidad de corriente:

I=V/R=25/150=0.167 A será la corriente que circula por el circuito.

Potencia (P)= V·I

P=V·I=25·0.167=4.167 W será la potencia disipada por la resistencia.

Tema 1: Conceptos Básicos (continuación).

 Resistencia y resistividad.

La resistencia es la capacidad que tiene un elemento de oponerse al paso de la corriente. Se ha demostrado que la resistencia aumenta con la longitud pero es menor cuanto mayor es su sección. Todo ello queda determinado en la siguiente fórmula:

R=ρ·(L/S)

también cabe destacar, que la resistencia depende del material utilizado, quedando determinado en la fórmula por el coeficiente de resistividad del material (r), ademas este valor varia según la temperatura.

La resistencia de un conductor a una temperatura determinada se calcula mediante la siguiente formula:

Rt=R20·[1+α·(t−20)]

siendo α el coeficiente de temperatura del material utilizado.

Ley de Joule.

Dicha ley establece que la cantidad de calor desprendida en un conductor por el que circula una corriente, es proporcional al cuadrado de su intensidad y a su resistencia.

Q=R·I2·tenJulios.

Q=0,239·R·I2·tencalorias.

Tema 1: Conceptos básicos (continuación)

 

Ley de Coulomb.

Dicha ley establece la fuerza de atracción o repulsión de dos cargas eléctricas puntuales como la relación directamente proporcional al producto de sus magnitudes q1 y q2 e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

                                                F=K·(q1·q2)/r2

Siendo:

    - q1 y q2 las cargas en estudio medidas en C.

    - F Fuerza de atracción o repulsión medida en N.

    - r el radio que las separa medido en m.

    - K la constate con valor 9·109 (N·m2/C2) para el vacío o aire.

Para el caso de encontrarnos en otro medio, debemos de calcular el coeficiente K mediante la siguiente formula:

                                                K=1/(4·PI·∈r·∈0)

donde tenemos que ∈0=1/(4·Π·9·109)

εr= constante dieléctrica relativa del medio material cuyo valor es 1 en el vacío o el aire.

Campo eléctrico.

Llamamos campo eléctrico a la región del espacio en la que se manifiestan fuerzas de origen eléctrico.

También se puede definir la intensidad de campo (E) si sobre una carga positiva q se ejerce una fuerza F, y todo ello viene dado por la expresión:

                                                                        F=E·q

Debemos de tener en cuenta que el campo eléctrico es un vector, por lo que la fuerza también lo es.

La expresión del campo creado por una carga Q en un punto situado a una distancia r de ella viene dado por la expresión matemática siguiente:

                                                                    E=(9·109/∈r)·(Q/r2)

La unidad de intensidad de campo eléctrico es la que ejerce una fuerza de un Newton sobre un cuerpo cargado con un culombio.

Diferencia de potencial (DDP).

Llamamos diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo eléctrico al trabajo necesario para llevar a la unidad de carga positiva desde A hasta B, y viene expresado matemáticamente de la siguiente forma:

                                                        UB−UA=(9·109/∈r)·q·(1/rB−1/rA)

La corriente eléctrica.

Decimos que existe corriente eléctrica cuando podemos verificar que tenemos un movimiento de las cargas a lo largo de una trayectoria.

Por lo tanto, se define la intensidad de corriente eléctrica como la cantidad de electrones que pasan por una determinada sección en un determinado tiempo y una determinada dirección.

Cuando nos encontramos con un flujo constante de corriente podemos determinar la intensidad como:

                                                                    I=Q/t

La unidad de intensidad de corriente es el amperio (A) que representa la circulación de las cargas por dicha sección (1C/s).

Cunado se hace circular una carga “q” entre dos puntos entre los que existe una diferencia de potencial, se dice que se ha realizado un trabajo, quedando determinado por la siguiente formula:

                                                                    W=q·U

    Siendo:

        W= trabajo realizado.

        q = Carga.

        U= diferencia de potencial.

Definimos la potencia ( P ), como el trabajo por unidad de tiempo, de lo que resulta:

                                                                P=U·I

Siendo su unidad el vatio (W).

El circuito eléctrico. La Ley de Ohm.

Podemos referirnos a un circuito como el conjunto de elemento eléctricos que se encuentran unidos mediante un conductor, formando un anillo cerrado y por el que circula una corriente eléctrica.

Las partes que componen un circuito eléctrico elemental son:

- Fuente de energía: es el elemento encargado de suministrar la energía que recorrerá el circuito cerrado.

- Receptores: son aquellos elementos que son atravesados por la corriente eléctrica.

- Elementos de corte: son aquellos elementos que pueden interrumpir el flujo de corriente.

- Conductores: son los elementos que realizan el conexionado entre los elementos anteriores.

Ley de Ohm.

En este caso, dicha Ley expresa la relación entre la tensión existente entre dos puntos, punto 1 y punto 2 de un circuito conductor y la intensidad que circula por el, en este caso, la constate que se calcula es la resistencia.

                                                                    R=U12/I

En este caso, la resistencia se mide en ohmios (Ω).

TEMA 1: CONCEPTOS BÁSICOS.

 Magnitudes eléctricas básicas.

Si consideramos la partícula mas pequeña como una molécula, dicha molécula la podemos dividir en tres partícula elementales:

- Electrón con carga negativa.

- Protón con carga positiva.

- Neutrón con carga neutra.

Estos tres elemento forman las partículas mas elementales dentro del fenómeno de corriente eléctrica.

A partir de ahí, podemos definir las magnitudes básicas que definen la corriente eléctrica y sus fenómenos.

Se pude definir como:

- Corriente eléctrica: es el fenómeno producido por el movimiento de las partículas cargadas eléctricamente dentro de un material conductor. Su unidad de medida es el Amperio representado por la letra A.

- Tensión o diferencial de potencial: es aquel valor necesario para poder hacer circular la corriente eléctrica entre dos puntos. Su unidad es el voltio y se representa por V.

- Resistencia: son los elementos que hacen oposición al paso de la corriente. Su unidad es el Ohmio y su símbolo es Ω.