Ley de Ohm. I = Intensidad en amperios (A) VAB = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Ω).
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- María Soledad Morales Salinas
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1 V Ley de Ohm I = Intensidad en amperios (A) VAB = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Ω). En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él circula, es una cantidad constante, que depende del conductor, y es denominada resistencia.
2 Potencia eléctrica Cuando se trata de corriente continua (DC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watios. Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o podemos calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como Si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con las moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. Este efecto es conocido como efecto Joule La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente
3 Red de resistencias Las líneas se interpretan como conexiones de resistencia nula
4 Red de resistencias Toda la resistencia real en esta zona del circuito se concentra en e2 (Por eso decimos que las resistencias son elementos concentrados)
5 Red de resistencias Como las conexiones tienen resistencia cero a lo largo de estas líneas no hay ninguna diferencia de potencial
6 Red de resistencias Como las conexiones tienen resistencia cero a lo largo de estas líneas no hay ninguna diferencia de potencial
7 Nodos Un nodo es un punto del circuito donde se unen dos o más elementos
8 Lazo Camino cerrado, lazo o bucle empezando por un nodo cualquiera se establece un camino cerrado en un circuito pasando por los elementos básicos y regresando al nodo original sin pasar dos veces por cualquier nodo intermedio
9 Leyes de Kirchoff Ley de Kirchoff de la corriente (KCL) La suma algebraica de las corrientes en cualquier nodo del circuito es igual a cero. También se puede enunciar: la suma de las corrientes que llegan a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de ese nodo
10 Leyes de Kirchoff Ley de Kirchoff para el voltaje (KVL) La suma algebraica de todas las diferencias de potencial a lo largo de cualquier camino cerrado de un circuito es igual a cero. La suma algebraica implica que hay que asignar un signo a los voltajes a lo largo del lazo
11 Ejemplo
12 Nodos
13 Lazos
14 Lazos
15 Lazos
16 Lazo 1
17 Lazo 2 2R
18 Lazo 3 2R
19 Solución Se puede ver que la última ecuación es redundante Aplicando las leyes de Kirchoff a todos los nodos y a todas los lazos acabamos con más ecuaciones de las que necesitamos.
20 Divisor de tensión No hay nada conectado entre A y B ia=0 Así que Vout es igual a la caída de tensión en R2
21 Divisor de tensión Así que Vout es igual a la caída de tensión en R2 Aplicando la ley de Ohm
22 Divisor de tensión KVC Aplicando la ley de Kirchoff para los voltajes en el bucle indicado
23 Divisor de tensión Sustituyendo la corriente en el voltaje de salida ídem en la caída de tensión en R1 Fijémonos que
24 Divisor de tensión El divisor de tensión me permite obtener la tensión que desee (siempre menor que la tensión de la fuente), jugando con los valores de R1 y R2
25 Divisor de tensión Fijémonos que para el cálculo de la corriente, podríamos haber utilizado una única resistencia cuyo valor fuese la suma de las dos resistencias en serie
26 Resistencias en serie Cuando tenemos resistencias en serie, la corriente que pasa a través de todas ellas es la misma podemos hallar una única resistencia equivalente cuyo valor es la suma de todas las resistencias
27 Divisor de corriente Nos interesa saber cual es la corriente que fluye por las resistencias
28 Divisor de corriente Aplicamos la ley de Kirchoff para la corriente
29 Hay tres lazos Divisor de corriente
30 Hay tres lazos Divisor de corriente
31 Hay tres lazos Divisor de corriente
32 Divisor de corriente Aplicamos la ley de Kirchoff para el voltaje en dos de los tres lazos
33 Divisor de corriente Aplicamos la ley de Kirchoff para el voltaje en dos de los tres lazos
34 Divisor de corriente Dividiendo las dos ecuaciones obtenidas, vemos que se cumple una relación entre las corrientes y las resistencias
35 Divisor de corriente Con la ecuación obtenida en los nodos
36 Divisor de corriente Finalmente, vemos que el valor de la corriente en cada resistencia es inversamente proporcional al valor de esta
37 Divisor de corriente Fijémonos que en el divisor de corriente, la caída de tensión es equivalente para las dos resistencias Podríamos calcular la intensidad total calculando el valor de una resistencia equivalente
38 Resistencias en paralelo Cuando tenemos resistencias en paralelo, la diferencia de potencial en los terminales de todas ellas es la misma podemos hallar una única resistencia equivalente cuya valor inverso es la suma de todos los valores inversos de cada resistencia.
39 Fuentes de tensión en serie - 5 V - 10 V 5 V V Imposible
40 Fuentes de tensión en serie - 5 V i 5 Ω - 10 V 15 V - 5 Ω Aplicando la ley de Kirchoff para el voltaje Fuente equivalente para fuentes de tensión en serie suma
41 Fuentes de corriente en paralelo 5 A 2 A Imposible
42 Fuentes de corriente en paralelo 5 A 2 A 5 Ω Ahora podemos aplicar la ley de Kirchoff para la corriente
43 Fuentes de corriente en paralelo i 5 A 2 A 5 Ω 5 A = 2 A i i = 3 A = 5 A 2A La fuente equivalente de corriente es igual a la suma del valor de las fuentes de corriente en paralelo.
44 Ejemplo Para hallar la corriente primero vamos a hallar la resistencia total equivalente
45 Ejemplo 1 - Las resistencias en paralelo
46 2 - resistencias en serie Y finalmente la resolución Ejemplo
47 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL Vb - Va - - Vc Vd -
48 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL -V1 V2 - V3 - Vb -V4 - Va - V5 - V6 - - Vc Vd -V7 -
49 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL -V1 V2 - V3 - Vb -V4 - -v1 v2 v4 -Vb -v3 = 0 Va - V5 - V6 - Vc - Vd -V7 -
50 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL -V1 V2 - V3 - Vb -V4 - -v1 v2 v4 -Vb -v3 = 0 -Va v3 v5 = 0 Va - V5 - V6 - Vc - Vd -V7 -
51 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL -V1 V2 - V3 - Vb -V4 - -v1 v2 v4 -Vb -v3 = 0 -Va v3 v5 = 0 Va - V5 - V6 - Vc - Vb v4 Vc v6 - v5 = 0 Vd -V7 -
52 Problema repaso Escribir las ecuaciones KVL -V1 V2 - V3 - Vb -V4 - -v1 v2 v4 -Vb -v3 = 0 -Va v3 v5 = 0 Va - V5 - V6 - Vc - Vb v4 Vc v6 - v5 = 0 -Va v1 v2 Vc v7 Vd = 0 Vd -V7 -
53 Problema repaso hallar las corrientes 10 Ω - 120V 50 Ω 6 A
54 Problema repaso hallar las corrientes i1 10 Ω i2 i3 Asignamos nombres a las corrientes - 120V 50 Ω 6 A
55 Problema repaso hallar las corrientes i1 10 Ω I3 = 6A KCL i2 = i1 i3 i2 i3 = 6 A - 120V 50 Ω 6 A -i1 i2 = 6
56 Problema repaso hallar las corrientes i1 10 Ω I3 = 6A KVL -120V 10 i1 50 i2 =0 - i2 120V 50 Ω 6 A 10i1 50 i2 = 120 -i1 i2 = 6 i1 = -3A i2 = 3A
57 Problema repaso hallar la potencia disipada y absorbida i1 = 3A 10 Ω i3 = 6A Dirección correcta Recordemos: i2= 3A - 120V 50 Ω 6 A
58 Problema repaso hallar la potencia disipada y absorbida i1 = 3A P = 9 x 10 = 90W 10 Ω i3 = 6A i2= 3A - 120V 50 Ω 6 A P = 9 x 50 = 450W P = V I = 120 x 3 = 360W
59 Problema repaso hallar la potencia disipada y absorbida i1 = 3A 10 Ω i3 = 6A KVL V50Ω V6A = 0 - i2= 3A 120V 50 Ω - 6 A V6A = -V50Ω V50Ω = i2 x 50 Ω = 150V P = V I = -150V x 6A = -900 W
60 Problema repaso hallar la potencia disipada y absorbida i1 = 3A P = 9 x 10 = 90W 10 Ω i3 = 6A - i2= 3A 120V 50 Ω 6 A 90W 450W 360W 900W = 0 La potencia total disipada es igual a la potencia total absorbida P = 9 x 50 = 450W P = V I = 120 x 3 = 360W P = V I = -150V x 6A = -900 W
La anterior ecuación se puede también expresar de las siguientes formas:
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