Electrodinámica III

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ELECTRODINÁMICA III
FÍSICA
Instrumentos de medición eléctrica
Potencia Eléctrica 
OBJETIVOS
• Reconocer los instrumentos de medición 
eléctrica, su función y características.
• Determinar la potencia eléctrica en 
los circuitos eléctricos.
• Comprender los procesos de 
transferencia y transformación 
de la energía en un circuito 
eléctrico.
Actualmente empleamos la energía eléctrica
para el funcionamiento de los diversos
aparatos eléctricos que tenemos en casa,
desde una plancha, un celular entre otros. Es
difícil imaginar un día en casa sin el uso de la
energía eléctrica, puesto que para nuestra
vida cotidiana se vuelto muy importante para
nuestras actividades.
Pero ¿Qué tan rápido consume la energía
eléctrica un determinado aparato eléctrico?
¿Qué instrumentos emplear para medir los
valores de la corriente eléctrica, voltajes o
energía eléctrica en un circuito eléctrico?
Amperímetro A
Se utiliza para registrar la intensidad de corriente que
pasa por algún tramo del circuito eléctrico. Se conecta
en serie con los elementos eléctricos y normalmente
presenta una resistencia interna muy pequeña en
comparación con la resistencia de los elementos del
circuito.
Voltímetro V
Indica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos
a los cuales se conectan sus terminales. Se conecta en
paralelo a los elementos eléctricos que deseamos analizar
y normalmente presentan resistencia interna de gran valor
en comparación con la resistencia de los elementos del
circuito.
INSTRUMENTOS DE MEDICION
𝑰
A
𝑅
Un amperímetro se considera ideal cuando
despreciamos su resistencia interna, de tal modo que
se comporta como un simple alambre equipotencial.
<>A. . . .
V
𝑅M N
𝑰
Un voltímetro se considera ideal cuando asumimos que su
resistencia interna es muy grande, de tal manera que impide
el paso de la corriente eléctrica, comportándose como si
fuese un circuito abierto.
V. . <> . .
Aplicación 1:
En el circuito eléctrico por la
resistencia de 5Ω pasa 8 A,
Determine la lectura del
amperímetro ideal
A
40Ω
20Ω 5Ω𝜀
Resolución: Piden la lectura del 
amperímetro ideal: 𝐼1
8 𝐴
𝐼1
𝐼2
De la primera regla de Kirchhoff 
en el nodo M.
𝐼1 = …(1)
𝑀 𝑀
𝑁 𝑁
También los resistores de
20 Ω y 5 Ω están en paralelo,
entonces presentan igual
voltaje.
𝐼3=
𝑉𝑀𝑁 = 𝐼2 𝑅2 = 𝐼3𝑅3
𝐼2(20) = (8)(5)
𝐼2 = 2𝐴
Remplazando en (1)
𝐼1 = 2 + 8
𝐼1 = 10𝐴
σ 𝐼 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛
𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜)
= σ 𝐼 (𝑠𝑎𝑙𝑒𝑛
𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜)
𝐼2 + 8
Aplicación 2:
En el circuito mostrado determine la 
lectura del voltímetro ideal.
V
20𝑉
2Ω
3Ω
5𝑉
Resolución:
Piden la lectura del voltímetro ideal.
+
+−
−
𝐼
𝐼
𝐼
𝐼′ = 0
De la segunda regla de 
Kirchhoff
σ 𝜀 = σ 𝐼𝑅
+20
𝐼 = 3𝐴
𝑀 𝑁
El voltímetro índica la diferencia de 
potencial entre N y M: 
P.
𝑉𝑃 − 𝑉𝑁 = 2𝐼
𝑉𝑃 − 𝑉𝑀 = 20
Restando (1) – (2)
𝑉𝑁 − 𝑉𝑀 = …(*)
Reemplazando en (*)
𝑉𝑁 − 𝑉𝑀 = 20 − 2(3)
𝑉𝑁 − 𝑉𝑀 = 14 𝑉
+ −
…(1)
…(2)
Del gráfico:
20 − 2𝐼
−5 = 2𝐼 + 3𝐼
𝑉𝑁 − 𝑉𝑀 =?
Fuente de voltaje real 
Las pilas y baterías que usamos cotidianamente
son fuentes reales. Una fuente real es aquella que
presenta resistencia interna (r) al paso de la
corriente eléctrica, a diferencia de una fuente ideal
que no tiene resistencia interna.
fuente real
_+A
B
ε
R
I
𝐫
A B
I
I
C
Notar que r y R
están conectados
en serie
⇨ REq = r + R
Aplicando la ley de Ohm:
ε = I REq ε = I (r + R) 
ε = I r + I R 
VAB
VAB = ε − I r 
Aplicación 
Una pila de 10V de fem presenta resistencia interna de 2Ω . Si
esta la conectamos a una bombilla de 38 Ω Determine la
intensidad de corriente eléctrica que fluye por la pila y el voltaje
en los extremos de la pila.
Resolución:
𝜀 = 10𝑉
𝑟 = 2Ω
Piden I y 𝑉𝐴𝐵
Aplicamos la ley de Ohm con
la resistencia equivalente del
circuito
ε = I REq
10 = I (2 + 38) 
38Ω
𝐼 = 0,25𝐴
I
𝐴 𝐴
𝐵 𝐵 También:
𝑉𝐴𝐵 = 𝐼𝑅
𝑉𝐴𝐵 = 0,25(38)
𝑉𝐴𝐵 = 9,5 𝑉
𝑅
Transformaciones de la energía eléctrica De manera general podemos decir que los aparatos eléctricos son 
dispositivos que transforman la energía eléctrica en otros tipos de 
energía, veamos.
A
B
𝐼
Al pasar la corriente eléctrica de A hacia B, los
portadores de carga eléctrica que la
constituyen pasan de un punto de mayor
energía eléctrica ( punto A), a otro donde
poseen menor energía eléctrica (punto B).
Es decir los portadores de carga eléctrica
pierden energía eléctrica al pasar de A hacia B.
Esta energía es absorbida por el aparato
eléctrico y se transforma en otro tipo de
energía.
𝑉𝐴 > 𝑉𝐵
Cuando la energía eléctrica se transforma en
energía térmica (calor), es un proceso que se
conoce como el efecto Joule-Lenz
Potencia Eléctricaee
A B
R
RESISTOR
Para una mayor comprensión de esta transformación
consideremos la bombilla conectada a la batería. Al pasar por el resistor los electrones libres, interactúan con
los átomos y le transfieren a estos su energía cinética. Los
átomos transforman esa energía en luz y calor (energía
disipada).
De acuerdo con el principio de conservación de la
energía:
E entregada
por la fuente
= E𝑑𝑖𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟
𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟
= WB→A
𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜
Al establecerse corriente eléctrica
en el circuito, los electrones libres
que se encuentran en el conductor ,
reciben energía del campo eléctrico
establecido por la fuente de voltaje.
Es decir el campo eléctrico
desarrolla un trabajo ( 𝑊𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜)
sobre los electrones transfiriendo
con ello su energía.
𝐸
Es la magnitud escalar que caracteriza la rapidez con que
se transfiere la energía, debido al trabajo desarrollado por
el campo eléctrico.
Por definición:
𝑃 =
𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓
∆𝑡
=
𝑊𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜
∆𝑡
=
𝑄 (𝑉)
∆𝑡
𝐼
𝑃 = 𝑉. 𝐼
APLICACIÓN 04:
RESOLUCIÓN:
Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, los electrones
de conducción sufren colisiones entre ellos y con los iones de la red
cristalina del material. La energía interna del conductor se incrementa
y da lugar a un aumento de su temperatura. Este efecto es conocido
como el efecto Joule. Considere una resistencia de 30 Ω que transporta
una corriente de 2 A. ¿Cuál es la potencia disipada en esta resistencia?
UNMSM 2015 - II
𝑰 = 𝟐𝑨 𝑹 = 𝟑𝟎𝛀
+ _
Pdis = I
2R
Se sabe:
Reemplazando de los datos: Pdis = (2
2) (30)
Pdis = (4) (30)
Pdis = 120𝑊
Para un resistor:
𝑃𝑅 = 𝐼
2𝑅 =
𝑉𝑅
2
𝑅
= 𝑉𝑅 . 𝐼
Unidad:
Watts (W)
𝑉 : Voltaje (en Volt)
𝑃 = 𝑉. 𝐼
𝐼 : Intensidad de corriente (en A)
En general
Para la fuente ideal
𝑉
𝑅
𝑰
Ejemplo 7: 
En el circuito mostrado, determine la potencia eléctrica 
que entrega la fuente y la potencia disipada por el 
resistor R =6 Ω.
40 V
10 Ω
6 Ω4 Ω
Solución:
Para hallar la potencia eléctrica primero determinamos 
la intensidad de corriente con la 2da regla de Kirchhoff.
σ 𝜀 = σ 𝐼. 𝑅
40 =
I = 2A
Luego la potencia que entrega la fuente es:
P = V. I
P = 40(2)
P = 80W
La potencia que consume el resistor R = 6Ω es:
𝑃𝑅 = 𝐼
2. 𝑅
𝑃𝑅 = 2
2(6)
𝑃𝑅 = 24𝑊
Piden la potencia “P” de la fuente y la 
potencia “𝑃𝑅“ del resistor R = 6Ω.
−+
II
I
4I + 10I + 6I
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