Ley de Ohm y circuitos

Vista previa del material en texto

LEY DE OHM 
Y 
CIRCUITOS
RESISTENCIA ELÉCTRICA
La cantidad de corriente que fluye por el circuito depende:
Del voltaje que suministra la fem.
De la resistencia que opone el conductor al flujo de carga (resistencia eléctrica).
La resistencia de un cable depende de la conductividad del material del que está hecho y también del espesor y de la longitud del cable
Para una presión dada pasa más agua por un tubo grande que por uno pequeño. Análogamente para un voltaje dado, pasa más corriente por un cable de diámetro grande que por uno de diámetro pequeño.
La resistencia eléctrica es menor en los cables gruesos que en los delgados. 
Los cables largos oponen más resistencia que los cortos. 
La resistencia depende de la temperatura. En la mayoría de los casos, un aumento de la temperatura se traduce en un incremento en la resistencia del conductor. 
La resistencia de ciertos materiales se hace cero a temperaturas muy bajas.
La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms () en honor a Gerg Simon Ohm, físico alemán que estudio el efecto de la resistencia del cable en la corriente.
Experimentalmente se ha encontrado que
 la resistencia de un conductor es:
: Cualidad del conductor
L: Largo del conductor
A: Sección transversal del conductor
LEY DE OHM
Ohm descubrió que la cantidad de corriente que pasa por por un circuito es directamente proporcional la diferencia de potencial entre sus terminales e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.
Esta relación entre voltaje, corriente y resistencia se conoce como ley de Ohm. Si representamos al voltaje por V, la corriente por I y la resistencia por R, la ley de Ohm queda expresada por:
I
V1
V2
R
La relación entre las unidades en que se miden estas cantidades es:
La corriente eléctrica es inversamente proporcional a la resistencia
La corriente eléctrica es proporcional al voltaje aplicado
	EFECTO DE DIVERSAS CORRIENTES ELÉCTRICAS EN EL CUERPO	
	I en ampere	Efectos
	0.001	Se puede sentir
	0.005	Doloroso
	0.010	Contrac. Musculares involuntarias (Espasmos)
	0.015	Pérdida Control Muscular
	0.070	Si pasa por el corazón, trastornos graves ( mortal si dura más de 1s)
CIRCUITOS ELECTRICOS
La ley de ohm se cumple en forma muy restringida, solo para materiales conductores de especial naturaleza, en circuitos de cierta forma y para corrientes constantes. La técnica hace uso tan extenso de estos circuitos que la ley de ohm resulta de gran importancia. 
La figura representa un circuito donde supondremos válida la ley de ohm. Con estos queremos decir que la intensidad de corriente varia proporcionalmente con la diferencia de potencial.
 Símbolos 
Fem constante (batería o pila)
Interruptor de contacto
Resistencia de un artefacto
Resistencia interna de la fem
ri
Las líneas continuas que unen las partes del circuito se consideran como elementos sin resistencia eléctrica. De este modo el trazo corto de B a C tiene resistencia cero.
Bornes o 
terminales
SENTIDO DE LA CORRIENTE
En la fem hay dos bornes uno positivo (potencial mayor) y el otro negativo (potencial menor). Se ha convenido que la corriente circula desde el polo positivo al negativo ( sentido técnico) .El sentido real o físico es: Cargas negativas que van del polo negativo al positivo. 
La figura muestra el
Sentido técnico, usado
universalmente
CIRCUITO RESISTORES EN SERIE
Las resistencias en este circuito están dispuestas en una configuración que se conoce como serie. 
Nótese que la corriente circula solo por un conductor continuo, no
sufre bifurcaciones
PROPIEDADES DEL CIRCUITO SERIE
RESPECTO DE LA CORRIENTE
 Se caracterizan porque la corriente es la misma en todos los componentes del circuito 
I: Permanece constante
2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA
 Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total del circuito.
3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE)
 El voltaje registrado entre los terminales de la fem se reparte en cada una de las resistencias,incluyendo las propias de la fem.Así por la ley de ohm entre cada resistencia debe haber una caída de tensión. Se cumple que:
V = vi + v1+ v2
V
ASOCIACIÓN DE FEM EN SERIE
La fem de una batería de pilas asociadas en serie es igual a la suma de la fem de cada pila. En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 6v.
ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES SERIE
En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, se cumple:
La ley de Ohm para todo el circuito es:
La resistencia equivalente en serie es siempre mayor que cualquier resistencia individual.
Resistencia equivalente es:
fem del circuito es :
CIRCUITOS EN SERIE
Cuando se cierra el 
interruptor, las bombillas
reciben corriente de forma
inmediata.
La corriente no se apiña
en cada una sino que fluye.
Si se funde el filamento de
alguna bombilla o se 
interrumpe alguna parte del
trayecto todas las bombillas
se apagan, se genera un 
circuito abierto
La corriente dispone de un solo
camino para recorrer el circuito.
Al paso de la corriente se opone
la resistencia de cada dispositivo,
por lo que la suma de todas las
resistencias da la resistencia total.
El valor numérico de la corriente
es igual al voltaje dividido por la
resistencia total del circuito según 
la Ley de Ohm.
La energía suministrada por la 
fuente se reparte en partes iguales
entre los dispositivos. 
DESVENTAJAS DEL CIRCUITO SERIE
Si una parte del circuito falla, toda la corriente eléctrica cesa y el circuito detiene su movimiento. Un ejemplo claro de esto lo constituyen las luces para árboles de Navidad, en donde si se quema una luz dejan de funcionar todas las demás.
Los circuitos de domiciliarios no son en serie, por eso no tenemos problemas mayores cuando se quema una ampolleta.
 CIRUITO RESISTORES EN PARALELO
La configuración de este circuito se representa en la figura. 
Nótese que la suma de las corrientes parciales en cada rama, es igual a la corriente total.
PROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELO
RESPECTO DE LA CORRIENTE
 Se caracterizan porque la corriente que emerge de la fem es igual a la suma de las corrientes parciales que circula por cada rama. 
2.RESPECTO DE LA RESISTENCIA
 Dado los valores de todas las resistencias parciales del circuito, se puede obtener una resistencia total (resistencia equivalente) del circuito.
3.RESPECTO DE LA TENSIÓN (VOLTAJE)
 El voltaje registrado entre los terminales de la fem es el mismo que se registra entre cada una de las resistencias.
ASOCIACIÓN DE FEM EN PARALELO
La fem de una batería de pilas asociadas en paralelo es igual a la diferencia de potencial de cada pila.En la figura,cada pila posee 1,5 v. Luego la fem debe ser 1,5v.
ANÁLISIS MATEMÁTICO CIRCUITO RESISTORES PARALELO
En general, si un circuito tiene n resistencias en serie, la resistencia equivalente es:
La ley de Ohm para todo el circuito es:
La resistencia equivalente de resistores conectados en paralelo siempre es menor que la resistencia más pequeña del grupo.
CIRCUITOS EN PARALELO
Cada bombilla cuenta con un
camino independiente de una
terminal de la batería a la otra.
En el diagrama hay 3 caminos
individuales, cada uno con su
bombilla.
La corriente de una bombilla
no pasa por las otras.
Un corte en uno de los caminos
no interrumpe el flujo de cargas
a los demás.
Cada dispositivo funciona de
manera independiente. 
El voltaje es el mismo para cada 
bombilla.
La Ley de Ohm se aplica a cada
rama por separado y no a la 
totalidad del sistema.
La corriente total del circuito es 
igual a la suma de las corrientes de
sus ramas.
A medida que se agregan ramas la resistencia del circuito en total es menor.
UNA PILA Y UNA AMPOLLETA
NO
SI
Observación: 
Las figuras muestran las posibles maneras de conectar un 
circuito básico y sencillo, como también los posibles errores más frecuentes
SIMBOLOGIA
Interruptor
Generador de corriente alterna
Corriente alternaConexión a tierra
Conexión de pilas en serie
A
Amperímetro ( mide intensidad de corriente)
Voltímetro ( Mide tensión o voltaje)
Conexión de pilas en paralelo
V
Condensador fijo
Condensador variable
Batería
Alambre de conexión
Resistencia
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN EN CIRCUITOS
Intensidad de corriente y amperímetro
Para medir la intensidad de corriente se utiliza el amperímetro
de la siguiente manera:
1° Debe colocarse en el modo corriente alterna ( CA) o
 corriente continua ( CC) según corresponda.En los
 amperímetros para CC la corriente entre por polo 
 el positivo y sale por el negativo. Para CA este cuidado
 es innecesario.
2° Debe instalarse en el circuito de modo tal que toda la
 corriente pase por él. Esta manera de conectar se 
 llama “ Conexión en serie”.
+
12,3
+
3° El amperímetro puede instalarse antes o después de la
 respectiva resistencia.
4° Si la conexión se realiza al revés el amperímetro 
 marcará una cantidad con signo negativo. 
Estos aparatos que permiten medir intensidad,
voltaje y resistencia se conocen como multitester
Caída de tensión y voltímetro
Para medir la caída de tensión el voltímetro se instala de la siguiente manera:
1° Debe colocarse en paralelo con respecto a la resistencia
2º Igual que con el amperímetro ubicar una escala adecuada y en el modo de corriente alterna o continua.
+
20 v
CIRCUITO COMPUESTO
La figura siguiente muestra una asociación de resistencias.En ella hay dos resistencias en paralelo; 2R y R x que a su vez está en serie con una tercera resistencia R.
El grado de dificultad para la solución de los circuitos compuestos depende de lo complejo que sea la asociación entre las resistencias. Los circuitos más complejos suponen conocer las leyes de Kirchoff. Tema que trataremos más adelante.
A continuación un ejemplo de cómo resolver circuitos mixtos con un grado de exigencia menor.
La figura muestra un asociación de cinco resistores. Los dos primeros (las de 10) están en serie,y éstos en paralelo con los otros tres. En estos últimos se observa que los resistores de 8  están en paralelo y a su vez están en serie con el resistor de 16.
Solución:
1º Se determina la resistencia equivalente entre las 
resistencias de 8 asociadas en paralelo.
2º Se determina la resistencia equivalente de aquellas
que se encuentran en serie. Se obtiene....
3º Finalmente se suman estas resistencias equivalentes que se encuentran en paralelo.Esto determina la resistencia equivalente total del circuito
FUSIBLE Y SOBRECARGA
Los artefactos más modernos usan interruptores automáticos que funcionan mediante imantación, así, cuando el circuito se abre no es necesario reemplazar el automático sino solamente volverlo a su posición normal.
A
L
R
r
=
a
resistenci
voltaje
de
diferencia
corriente
=
R
V
I
D
=
W
=
®
=
V
A
ohm
volt
ampere
1
1
1
1
n
eq
r
r
r
r
R
+
+
+
+
=
K
3
2
1
eq
R
V
I
=
n
V
V
V
V
fem
+
+
+
+
=
K
3
2
1
3
2
1
I
I
I
I
+
+
=
3
2
1
1
1
1
1
R
R
R
R
eq
+
+
=
3
2
1
V
V
V
fem
=
=
=
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
1
1
1
1
:
:
1
1
1
:
.
R
R
R
R
Finalmente
R
I
Pero
R
R
R
R
R
R
I
fem
V
V
V
pero
R
R
R
I
I
I
I
obtiene
se
ohm
de
ley
la
Por
misma
la
es
tensión
de
caída
la
resistor
cada
en
I
I
I
I
efecto
En
eq
eq
+
+
=
=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
+
=
+
+
=
=
=
=
+
+
=
+
+
=
+
+
=
fem
fem
fem
fem
fem
V
V
V
3
2
1
n
eq
R
R
R
R
R
1
...
1
1
1
1
3
2
1
+
+
+
+
=