T.S.U En Mecanica

Se define como potencial eléctrico ( V ) de un campo eléctrico en un punto, el trabajo que deben realizar las fuerzas del campo para trasladar la unidad de carga positiva desde dicho punto a una región en la que no se perciba la influencia de la carga generadora del campo; en el plano teórico, dicha región se encuentra en el infinito.

A partir de esta definición, y en analogía con el trabajo mecánico, se designa como trabajo eléctrico We al producto de una carga por el potencial del campo:

We = Q · V

En relación con el valor del potencial eléctrico, su aplicación práctica se lleva a cabo utilizando la magnitud de la diferencia de potencial entre dos puntos de un mismo campo, que es equivalente al trabajo necesario para trasladar la unidad de carga positiva de un punto A a otro B. El valor de esta magnitud, a la que en ocasiones se denomina también tensión eléctrica, viene dado por la expresión:

VB - VA = ðB A E · dr =ð rB rA q / 4ðð0 · dr / r2

q 1 1

V B - VA = ðð ( ð - ð )

4ðð0 rB rA

La unidad de diferencia de potencial en el Sistema Internacional es el voltio (v), definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que para trasladar de uno a otro una carga de un culombio sea necesario realizar un trabajo de un iulio. Su relación con la uee es:

J 107 erg 1

v = ð = ðððð = ðð uee

C 3 · 109 uee 300

En el seno de un campo eléctrico, se denomina superficie equipotencial al lugar geométrico de los puntos cuyos valores de potencial eléctrico son iguales. En la figura 19.7 se reproducen las superficies equipotenciales y la trayectoria de las líneas de fuerza de una carga puntual y de un sistema integrado por cuatro cargas de signo alternado que constituyen dos dipolos eléctricos. En ambos casos, siendo ð el ángulo que forma el campo con la superficie en un punto determinado, las líneas del campo eléctrico han de ser, en todos sus puntos, perpendiculares a las superficies equipotenciales, como se deduce de la expresión:

VA - VB =ð r2r1 E dr cos ð

CORRIENTE ELECTRICA

Cuando un conductor se conecta por sus extremos a los bornes de un generador, los electrones libres se desplazan en un determinado sentido debido a la creación de un campo eléctrico en todos los puntos del conductor. Se dice entonces que se ha establecido una corriente eléctrica.

La cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección unitaria de un conductor en la unidad de tiempo se denomina intensidad de la corriente I, magnitud cuya unidad en el S.I. es el amperio. Esta unidad se define como la intensidad de corriente que transporta un culombio por segundo a través de la sección de un conductor. Como en el caso de la capacidad eléctrica, en intensidad de corriente es frecuente la utilización de unidades menores, tales como el miliamperio, mA = l0-3 A, y el microamperio, ðA = 10-6 A.

El sentido de la corriente, establecido por convención, es el de las partículas positivas que se desplazan del polo positivo al negativo por el filamento metálico que integra el circuito eléctrico. Así pues, la trayectoria de desplazamiento de los electrones a través de dicho circuito es opuesta a la del sentido de la corriente.

Cuando un campo eléctrico que da lugar a la creación de una corriente mantiene siempre el mismo sentido aunque varíe su intensidad, la corriente generada se denomina continua. Cuando, por el contrario, se producen variaciones en el sentido del campo, se produce corriente alterna. Los conceptos vertidos a continuación son aplicables solamente a la corriente continua.

LEY DE OHM

En los primeros años del siglo XIX el físico alemán Ohm enunció la ley que lleva su nombre, según la cual la intensidad de la corriente que recorre un conductor se encuentra en razón directa con la diferencia de potencial existente en sus extremos y en razón inversa de la resistencia del mismo.

V

I = ð

R

A partir de la expresión de esta ley, puede darse una definición precisa de la unidad de resistencia: se dice que un determinado conductor presenta un valor de resistencia de l ohmio cuando, al aplicar entre sus extremos una diferencia de potencial de 1 voltio, se establece una corriente de 1 amperio de intensidad.

En la figura 20.1 se reproduce una serie de signos convencionales que son los que habitualmente se utilizan en la representación gráfica de circuitos eléctricos: el generador P, de fuerza electromotriz E da lugar a una corriente cuya diferencia de potencial podrá medirse por medio del voltímetro V y cuya intensidad será determinable mediante la lectura sobre el amperímetro A; los puntos T y R representan el interruptor y la resistencia, respectivamente .

La corriente que fluye a través de la parte externa del generador sufre una cierta resistencia externa del conductor que integra el circuito. La que circula en el interior del generador entre el polo negativo y el positivo, por su parte, sufrirá una cierta resistencia interna. En una extensión de la ley de Ohm, puede afirmarse que en un circuito eléctrico cerrado la intensidad de la corriente es determinada por la relación existente entre la fuerza electromotriz del generador E y la resistencia total del circuito

E

I = ðððð

Ri + Re

RESISTENCIA EN SERIE Y PARALELO

Dos o más resistencias pueden conectarse entre sí para incrementar su magnitud, utilizando dos sistemas. En la figura 20.2 se representa la unión de resistencia en serie, para las cuales, según la ley de Ohm, el valor total de resistencia se determina por:

RT = R1 + R2 + R3

La figura 20.3 reproduce, de forma esquemática, la conexión de resistencias en paralelo. En este caso, los extremos de cada resistencia convergen en un solo punto a partir del cual continúa el circuito sobre un solo conductor. La resistencia total para la disposición en paralelo se establece mediante medidas de conductancia, es

...