corriente(2)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: Corriente

Corriente eléctrica En un alambre desconectado existe movimiento de los portadores, pero no

existe un flujo neto en algún sentido. Al establecer una diferencia de potencial los portadores son sometidos a la

acción del CE es decir se mueven en un sentido Los portadores, en general, pueden ser positivos, negativos o ambos El sentido convencional asume que los portadores son positivos

Si consideramos un área trasversal al movimiento hay una rapidez de flujo de carga.

Corriente media

Corriente instantánea

Unidad SI Ampere

Tarea: analizar los portadores en conductores, en semiconductores y en otras situaciones.

Mirando las cargas. Modelo microscópico

Tipler -Mosca, Serway-Beichner, Sears-Semansky, Benson, Maximo-Alvarnga, Salvador http://es.wikipedia.org/

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico_generado_por_una_distribuci%C3%B3n_continua_lineal_de_carga

mailto:[email protected]


Velocidad de deriva o arrastreAl activar CE los portadores que tenían un movimiento aleatorio se mueven a favor (+) o en contra (-)Su movimiento no es libre no es en línea recta: hay colisiones átomo-electrón (como si fuera fricción…)Esto causa que se muevan muy lentamente¿Y cómo se enciende el foco casi al instante?

* mostrar que la densidad atómica esta relacionado con la densidad de masa

el número de Avogadro y la masa molecular M por

¿ de los electrones en un alambre de cobre típico de radio 0.815mm que transporta una corriente de 1A, suponiendo que existe un electrón libre por átomo?

Necesita la densidad de masa y la masa molecular de los elementos más conocidos

Con la suposición





¿Lentito?

Otra versión

Sea una corriente en un conductor de área de sección transversal A y longitud

Si asumimos una rapidez promedio para los portadores

El volumen

La carga

Donde n número de portadores por unidad de volumen (densidad de portadores)¿Cual es su relación con la densidad atómica?¿Uno a uno?

Un alambre de cobre N 12 (área de sección transversal ) conduce 10 A. Suponiendo que cada átomo da un electrón.Halla la velocidad de arrastreSolución

Necesitamos las otras magnitudes ya están dadas

N= # de partículas, con la suposición, igual al # de electrones e igual al # de Avogadro.Cálculo del V

En las tabla periódica La densidad del cobre




UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: CorrienteCálculo de n

Cálculo de vd

¿Qué puede decir de la velocidad de arrastre? ¿En qué tiempo recorre 1 metro?

Ley de Ohm

Una densidad de corriente y un CE se establecen en un conductor cuando se mantiene una diferencia de potencial.

En algunos materiales la densidad de corriente es proporcional al CE

La constante es la conductividad

Para muchos materiales (la mayor parte de los metales, la proporción entre la

densidad de corriente y el CE es una constante que es independiente del CE productor de la corriente

Los materiales que obedecen esta ley son llamados ohmicos

Ley de OhmPara muchos materiales la relación entre densidad de corriente y CE es constante Esta es independiente del CE productor de la corriente

Relación macro

Resistencia eléctrica

Dificultad que ofrece al paso de la corriente eléctrica

Relación entre el voltaje, corriente y resistencia

Unidad SI Ohm




UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: Corriente Los materiales que muestra el comportamiento lineal son los llamados ohmicos

Los materiales que no son lineales son muy importantes en electrónica

Obedece la ley de Ohm No obedece la ley de Ohm

Un alambre de cobre de calibre 18 (diámetro 1.02mm y área ) transporta una corriente de 1A. Hallea) La magnitud del CE en el alambre

b) La diferencia de potencial entre dos puntos del alambre separados 50m

c) la resistencia de este tramo de alambre

ResistorLos conductores tienen resistencia pequeñaNecesario construirlos de otros materiales (cerámicos) se denominan resistores

La 4ta banda indica la precisión del valor:

Ausencia

Plateada

Dorada




UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: Corrientehttp://es.wikipedia.org/wiki/Codigo_de_colores

Ejemplo. Amarillo violeta naranja plateada ¿Por qué es necesario usar colores?

Resistividad

Relación entre la resistencia y la resistividad

En un metal En un semiconductor En un superconductor

Hallar la resistencia de una muestra de aluminio de 10cm y área de sección

transversal

¿Para cuarzo de las mismas dimensiones?

¿Cómo calcular resistencias si el área no es uniforme?




http://es.wikipedia.org/wiki/Codigo_de_colores


Serway-Beichner 5ta edicion, pag. 847

Cable coaxial.Se usa para transportar señales de TV, audio, video, …Constan de dos conductores cilíndricos concéntricos y su espacio interior esta lleno de un material no conductor, … Halle la resistencia de un cable coaxial con silicio en su espacio interior con radio interno 0.5 cm, radio externo1.75cm y 15cm de longitud.





Sustituyendo datos

Modelo de conducción eléctrica.Drude 1900

Intervalo de tiempo promedio entre choques sucesivos.

Ejercicios Expresar la densidad de corriente en función de

Expresar la conductividad y la resistividad en función de

Expresar en función de distancia promedio entre colisiones (trayectoria libre media) y la rapidez promedio




UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: CorrienteResistencia y temperatura

En el laboratorio las curvas I vs V no aparecen lineales para conductores, produciendo confusión. ¿Cierto o falso?

La causa es la temperatura.

En dilatación vimos como la temperatura afectaba las dimensiones de un cuerpo

Podemos usar la misma expresión haciendo un pequeño cambio

La variación de la resistividad unitaria es proporcional a la temperatura

Demostrar que

Un termómetro de resistencia de platino de 50 Ω a 20 ºC se sumerge a un

recipiente con indio fundido y su resistencia aumenta a 76.8Ω ¿Cuál es el punto de fusión del indio?

De la tabla

Un alambre de cobre #10 (radio 0.129cm), de los que suelen usarse en las

instalaciones domesticas, conduce 10 A.a) ¿Cuál es la resistencia de un tramo de este alambre de 30m de longitud?b) ¿Cuál es la diferencia de potencial?c) Si debido a una sobrecarga de corriente, la temperatura aumenta de 20 ºC a

50ºC ¿Qué pasa con la resistencia?

a)

b)

c)

Una definición más general del coeficiente de temperatura de resistividad es





es la resistividad a temperatura Ta) suponiendo que es constante, demuestre que

es la resistividad a temperatura T0

b) Muestre que la resistividad está dada de manera aproximada por

para

Sug. para

El cambio de resistencia al cambiar la temperatura se usa en el termómetro de resistencia . Se calibra sumergiendo a una mezcla de hielo y agua (0ºC) y después en agua hirviendo (100ºC) …

Energía eléctrica y potencia

Energía

kWh




http://www.galeon.com/termometria/metodos_electricos.htm

http://www.galeon.com/termometria/metodos_electricos.htm

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASCurso: FISICA II CB 302U 2010 IIProfesor: JOAQUIN SALCEDO [email protected]: CorrientePotencia de entrega ignorando la resistencia interna

Potencia de consumo

* Un calentador a 220V y tiene un alambre de nicrom con resistencia total de 8 ΩHalle la corriente y la potencia de consumo

* Estime el costo para cocinar un pavo durante 4h en un horno que opera a 20A y 220V

Potencia

Energía

Para los aparatos del gráfico

a) ¿Cuál es la corriente en c/ aparato?





b) Si la corriente máxima segura que puede manejar el contacto es 30 A ¿Es aconsejable conectar todos estos aparatos al contacto?

a)

b) NO




corriente(2)

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