Electricidad

ÍNDICE

 Introducción.

 Ley de ohm.

 Ley de Kirchhoff.

 Ley de coulomb.

 Términos de energía y unidades de energía.

 Corriente eléctrica.

 Fuentes ideales de tensión y corriente.

 Conclusión.

 Bibliografía.

INTRODUCCIÓN

En este capítulo estaremos describiendo las leyes más importantes de la electricidad, como lo son La Ley de Ohm, aplicada en su mayoría para cálculos eléctricos relacionados con la potencia y la intensidad de corriente, La Ley de Kirchhoff, aplicada para distribución de circuitos eléctricos, conservando la energía y la carga eléctrica, y la ley de Coulomb relacionada con las cargas en los circuitos.

El comportamiento de los circuitos eléctricos que contienen solamente resistencias y fuentes electromotrices de corriente continua, está gobernado por las Leyes de Kirchhoff. Todo circuito eléctrico está formado por una fuente de energía (tomacorriente), conductores (cables), y un receptor que transforma la electricidad en luz (lámparas), en movimiento (motores), en calor (estufas),es aquí donde se aplican todas las leyes eléctricas establecidas por sus grandes descubridores dándonos resultados favorables y aplicaciones en todo el ámbito eléctrico a nivel general.

El estudio de estas leyes nos permitirá afrontar las situaciones que se nos presenten en los diferentes circuitos eléctricos pre-establecidos o construidos a base de datos.

LEY DE OHM

En la electricidad se estudian tres (3) unidades eléctricas fundamentales: el voltio, el amperio y el ohmio. El físico alemán George Simón Ohm estableció la relación entre estas tres unidades o magnitudes eléctricas mediante una ley que, en su honor, lleva su apellido.

Las dos cantidades eléctricas fundamentales; el voltaje y la corriente, están relacionadas por una tercera unidad de igual importancia: laresistencia. En cualquier sistema eléctrico, que se pueda comparar con un sistema hidroneumático de transporte de agua, la presión es el voltaje aplicado, y el resultado o efecto (caudal) es el flujo de carga o corriente. La resistencia de la carga controla el flujo de la corriente eléctrica, de igual manera que en el caso de las tuberías en el sistema hidroneumático donde la resistencia al caudal del fluido será más grande cuanto mayor sea la longitud de los tubos y menor el diámetro de su sección, de igual forma, la resistencia eléctrica va a ser directamente proporcional a la longitud del material conductor de electricidad e inversamente proporcional al diámetro de la sección de dicho conductor eléctrico. En tal sentido, en todo sistema eléctrico, mientras mayor es la resistencia, menor es la corriente eléctrica y viceversa.

De la explicación anterior se desprende que:

I = V/R

En la fórmula matemática anterior se aprecia que la corriente eléctrica ( I ) es directamente proporcional al voltaje ( V ) e inversamente proporcional a la resistencia ( R ).La ley de Ohm nos dice que la resistencia que un material opone al paso de la corriente eléctrica, es directamente proporcional a la tensión aplicada, e inversamente proporcional a la intensidad que lo atraviesa.

R= V/I

Donde R es igual a la Resistencia en Ohmios, V es igual al voltaje en Voltios y I es igual a la intensidad de corriente en Amperios.

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de la corriente eléctrica.

Descubierta por George Ohm en 1827, laResistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el sistema internacional de unidades es el ohmio (Ω).Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentran el uso de un ohmímetro.

Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica no depende de la corriente eléctrica que pasa a través de un objeto o de la tensión en los terminales de este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. De acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un objeto puede definirse como la razón de la tensión y la corriente, así:

R=V/I

LEYES DE KIRCHHOFF

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustv Kirchhoff.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Gustav Kirchhoff fue un científico alemán nacido en 1824 y muerto en 1887, descubridor de los elementos químicos Cesio y Rubidio, sé hizo muy famoso por la formulación de varias reglas sobre la distribución de las intensidades de la corriente eléctrica en una red de conductores:

1.-Si se considera el nodo de una red como el punto del cual parten y al cual llegan circuitos derivados, a manera de líneas de ferrocarril en una estación, la diferencia de las corrientes que llegan al nodo con respecto a las que parten es nula (igual a cero, ya que no pueden haber acumulación de corriente en el nodo).Un nodo es la unión de dos o más elementos. Si la corriente fluye hacia un nodo se toma como de signo algebraico negativo, y como de signo positivo si se aleja de él.

2.-El producto de la intensidad de la corriente en un circuito multiplicada por la resistencia del mismo es igual en todos los circuitos derivados.

3.-La resistencia única equivalente a la de todos los circuitos de la red puede ser calculada aplicando la ley de Watt y la ley de ohm.

Ley de la corriente de Kirchhoff(LKC) La corriente que pasa por un nodo es igual a la corriente a que sale del mismo.

I1 +I4 = I2+I3

Esta ley también llamada Ley de nodos o primera Ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corriente Kirchhoff nos dice que: en cualquier nodo, la suma de las corrientes que salen es igual a la suma de de las corrientes que entran, de igual forma, la suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero. n

∑ Ik = I1 +I2+I3…..+In = 0

K=1

Esta fórmula es válida también para circuitos complejos:

n

∑IK=0

K= 1

La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en Couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.

Ley de tensiones de Kirchhoff, en este caso V4= V1+V2 +V3.No se tiene en cuenta a V5 porque no hace parte de la malla que estamos analizando.

Esta ley es llamada también segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. Esta ley se resume de la forma siguiente: En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada, en toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.

n

∑ Vk =V1+V2+V3…..

K = 1

Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial.

Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipación de energía. Una carga simplemente terminará en el terminal negativo, en vez del positivo. Esto significa que toda la energía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformará en calor,teóricamente, y, dado que las tensiones tienen un signo, esto se traduce con un signo positivo al recorrer un circuito desde un mayor potencial a otro menor, y al revés: con un signo negativo al recorrer un circuito desde un menor potencial a otro mayor.

El propósito del método de nodos es encontrar el voltaje entre todos los nodos y tierra. La diferencia de potencial se produce debido a las caídas de voltaje que le permiten a La Ley de Ohmcumplirse.

LEY DE COULOMB

El físico francés Charles Coulomb investigó en la década de 1780 la relación cuantitativa de las fuerzas eléctricas entre objetos cargados. Su ley la demostró usando una balanza de torsión, que él mismo inventó, identificando cómo varía la fuerza eléctrica en función de la magnitud de las cargas y de la distancia

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