Reconociendo las leyes de la electrónica para el funcionamiento de los circuitos eléctricos
LEY
DE OHM
El físico Alemán Georg Simón Ohm (1789-1854), profesor de física experimental en la universidad de Múnich.
Realizó trabajos importantes en los campos de la electricidad, la acústica y la óptica.
Es importante resaltar que la ley de Ohm fue desarrollada en una época en que los recursos tecnológicos eran básicos y era difícil de obtener lecturas precisas de voltaje e intensidad para demostrar la valides de su ecuación.
"El voltaje entre
los terminales de un conductor es directamente proporcional a la corriente
eléctrica que fluye a través de este".
Lo que significa que, a
aumentos del voltaje, ocurren aumentos en la misma proporción de la
corriente y que para transformar la relación de Proporcionalidad directa en una
igualdad se requiere de una constante de
proporcionalidad.
Acotaciones:
1.
Los dispositivos y materiales que obedecen a esta ley se denominan
óhmicos o lineales.
2.
Solo obedecen la ley en un intervalo cerrado de voltajes, si se
exceden los límites el material o dispositivo pierde sus propiedades lineales.
Intensidad o Corriente eléctrica:
La corriente eléctrica (i)
es una carga eléctrica (electrones) que atraviesan una sección transversal de
un conductor en la unidad de tiempo, en palabras más simples es la rapidez con
la que circula la carga eléctrica, por tanto.
I=q/t Amperio=Coulombio/Segundo
Unidades:
i: Amperios
q: Coulombios
t: Tiempo
Acotaciones:
1. En los
materiales sólidos solo pueden circular los electrones.
2. En
líquidos y gases también se pueden movilizar iones positivos.
3. La
intensidad de corriente se dibuja en sentido contrario al del flujo de los
electrones.
Voltaje,
tensión o diferencia de potencial:
La diferencia de energía potencial eléctrica, por unidad de
carga entre dos puntos de un circuito eléctrico, está diferencia de potencial
obliga el movimiento de cargas que fluyen de los puntos de mayor potencial.
Unidades:
v: Amperios
q: Coulombios
t: Tiempo
Acotaciones:
1. En las
fuentes generadoras de energía eléctrica, las cargas eléctricas pasan de bajos
a altos niveles de energía (reciben energía).
a altos niveles de energía (reciben energía).
2. En las
resistencias ocurre lo contrario, las cargas pierden su energía al pasar de
altos a bajos niveles de energía, esta energía se transforma en calor.
Resistencia
Eléctrica R:
Constante de proporcionalidad
La resistencia eléctrica representa la oposición que se
ofrece a la circulación de la corriente eléctrica y su magnitud solo depende de
su forma física, el material del cual esta fabricada y la temperatura, por esta
razón es la constante de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente.
R=v/t Ohmio
(Ω)=Voltio/Amperio
Unidades:
I: Amperios
V: Voltios
R: Ohmios
Acotaciones:
1. Para
un alambre cilíndrico la resistencia depende de la resistividad del material,
la selección transversal del alambre y su longitud.
R=p(t/A)
R=p(t/A)
.
2. La
temperatura se cuantifica mediante el coeficiente de temperatura a:
R= Ro(1+a∆t)
LEY DE WATT
Potencia electrica
La potencia mide la rapidez con la que transfiere energía,
o se realiza trabajo de tal manera qué:
P: Potencia (Vatios)
W: Trabajo (Julios)
t: Tiempo (Segundos)
F: Fuerza (Newton)
V: Velocidad (m/seg)
Potencia eléctrica
Es la rapidez con la que se transfiere energía eléctrica ,
en otras palabras la rapidez con la que la fuente de energía eléctrica entrega
energía al circuito, la energía que consume una carga en la unidad de tiempo
así:
Expresiones para calcular
Cómo:
P= V.I y
V= I.R P=
R.I^2
Estas expresiones son
válidas sí se conoce la resistencia de un dispositivo, o su resistencia
equivalente
Nota:
Normalmente a mayor potencia, mayor es el tamaño y a su vez el costo de este.
Ejemplo:
En el circuito mostrado
en la figura, el voltaje de la fuente puede variarse entre 0 y 100 voltios:
Hacer variar el voltaje
en inervalos de 10 voltios, para cacular las potencias y variar las curvas de P vs V y P vs I.
Tabla de resultados
Ley de Watt:
*P vs V
*P vs I
LEY DE KIRCHOFF
Esta ley también es 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 corrientes de Kirchhoff nos dice
que: En cualquier nodo de la red, la suma de las de las corrientes que salen.
De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el
nodo es igual a cero.
Esta fórmula también es
válida para circuitos complejos:
La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en Coulombios
es el producto
de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.
La corriente que pasa
por un nodo es igual a la que sale de este mismo.
Ley de tensiones de Kirchhoff
Esta ley también es
llamada segunda ley de Kirchoff, ley de lazos o ley de mallas y es común que se
use la sigla LVK para referirse a esa ley.
En toda malla o camino
cerrado de una red eléctrica dada se cumple qué:
La suma de todas las
caídas de tensión (voltaje de elementos pasivos) es igual a tensión total
suministrada (voltaje de los elementos activos). De forma equivalente, en toda
malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a
cero.
En este caso
No se tiene en cuenta a
v5 porque no hace parte de la malla que se está analizando.
MAPA CONCEPTUAL
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