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Tema 6ELECTROMAGNETISMO
Elaborado por: M en A M. del Carmen Maldonado Susano
Física Experimental
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Campo eléctrico
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M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
3
C
N
q
FE
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Líneas de Campo Eléctrico
• Las líneas de campo eléctrico salen de lascargas positivas y llegan a las cargasnegativas.
• El número de líneas en un punto esproporcional a la carga.
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Campo gravitatorio
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Campo gravitatorio
•Es la fuerza con la que la tierraatrae a la masa.
•Sólo existe la fuerza deatracción.
m
Fg
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Intensidad de corriente eléctrica
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Intensidad de Corriente Eléctrica (I)
•Es el flujo de cargas eléctricas queatraviesan un área transversal porunidad de tiempo.
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•Matemáticamente:
• La unidad en el SI de la intensidad decorriente eléctrica es el ampere [A].
t
qI
Intensidad de Corriente Eléctrica (I)
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Resistencia eléctrica
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Resistencia Eléctrica (R)
• Es la oposición al flujo de corrienteeléctrica.
• La unidad en el SI de la resistenciaeléctrica es el ohm (Ω).
I
VR
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Diferencia de potencial (voltaje)
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Diferencia de Potencial
• Es el trabajo necesario para llevar unacarga q de un punto “A” a un punto “B”.
• La unidad en el SI es el volt (V).
q
WV
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Ley de Ohm
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Ley de Ohm
• Es una expresión idealizada, que es válidapara los materiales conductores.
• Relaciona a la Diferencia de Potencial queexiste entre las terminales de unconductor, la corriente eléctrica quecircula por él y a la Resistencia eléctrica.
IRV
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Potencia eléctrica
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• Es la cantidad de energía consumida enun lapso de tiempo preestablecido.
• La unidad de la potencia eléctrica en el SI es el watt (W)
Potencia Eléctrica
VIP
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Ejercicio 1
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Ejercicio 1• De la tabla siguiente obtenida en el laboratorio de física
experimental obtenga
• A) Modelo matemático lineal
• B) Significado físico de la pendiente
• C) Obtenga la Intensidad de corriente eléctrica para 20 volts
• D) Obtenga la potencia a los 15 minutos para el valor de 20 volts
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
19
V (volt) I (A)
2.1 0.02
6.9 0.04
9.7 0.06
13.2 0.08
17.6 0.10
21.1 0.12
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M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
20
V (volt) I (A)
2.1 0.02
6.9 0.04
9.7 0.06
13.2 0.08
17.6 0.1
21.1 0.12
pendiente 186.5714
El valor de resistor es de 186.57 [ohm]
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M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
210
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0 5 10 15 20 25
I (A)
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Conexión en Serie de resistores
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Conexión en serie• En una conexión en serie los elementos se conectan uno tras
otro, formado una sola trayectoria.unión
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Resistencia Equivalente
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La Resistencia equivalente es lasuma de cada resistor.
ohmRRRRad 321
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La Resistencia equivalente será la suma decada resistor.
ohmRiRn
i
eq
1
ohmRRRReq 321
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Intensidad de Corriente Eléctrica
• La intensidad de corriente eléctrica es la misma para todos los resistores
321 RRRTotalIIII
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Diferencia de potencial
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La diferencia de potencial esdiferente para cada resistor.
voltVVVVRRRad 321
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Ley de Ohm
A la relación entre V-R-I se le llama Ley deOhm, y es:
• La unidad en el SI de la diferencia de potencial (voltaje) es el volt.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
30
RIV
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La diferencia de potencial es diferentepara cada resistor.
voltIRIRIRVad 321
voltVVVVcdbcabad
voltRRRIVad 321
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Conexión en Paralelo de resistores
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Conexión en Paralelo
• En una conexión en paralelo, loselementos se conectan a un mismopar de puntos.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
33
A B
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Conexión en Paralelo
• Conectando la fuente de poder
A
B
R1 R2
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Diferencia de Potencial
La diferencia de potencial es la mismapara cada resistor.
voltVVV RRAB 21
A
B
R1 R2
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Intensidad de corriente eléctrica
La intensidad de corriente eléctrica enparalelo es diferente para cada resistor.
AIII RRTotal 21
A
B
IR1 IR2
Itotal
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Ley de Ohm
Sabemos que:
• Entoces despejando I:
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
37
RIV
R
VI
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Resistencia Equivalente
AR
V
R
VI ABAB
Total
21
ARR
VI ABTotal
21
11
A
B
R1 R2
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Resistencia Equivalente
ohmRRReq
1111
21
ohmRi
Rn
i
eq
1
1
A
B
R1 R2
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En el laboratorio
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Amperímetro
• Se conecta en serie y respetando la polaridad.
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Voltímetro
• Se conecta en paralelo, respetando la polaridad.
• Cabe aclarar que los resistores no tienen polaridad.
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Ejercicio No. 1En serie
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EJERCICIO 1*Para la conexión de resistores mostrada obtenga:
a) la resistencia equivalente entre los puntos a y d
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
44
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
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A) La resistencia equivalente entre los puntos a y d
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
45
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
321RR R R
ad
4020614 Rad
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B) La Intensidad de corriente eléctrica en cada resistor si la Vad es de 24 volts.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
46
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
I R V eqad *
eq
ad
R
VI
![Page 47: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/47.jpg)
B) LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN CADA RESISTOR SI LA VAD ES DE 24 VOLTS.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
47
eq
ad
R
VI
40
24I
AI 6.0
AIIII 6.0321
![Page 48: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/48.jpg)
C) La diferencia de potencial entre los extremos de cada resistor.
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
48
R1 = 14 ohmR2 = 6 ohmR3 = 20 ohm
11 * IRVab voltsVab 4.86.0*14
22 * IRVbc voltsVbc 6.36.0*6
33 * IRVcd voltsVcd 0.126.0*20
voltsVad 0.240.126.34.8
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D) LA POTENCIA ELÉCTRICA EN CADA RESISTOR.
49
11 * IVPab wattsPab 04.56.0*4.8
22 * IVPbc watts..*.Pbc
1626063
33 * IVPcd wattsPcd 2.76.0*12
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E) La energía que disipa cada resistor durante 3 minutos
50
tPEab *1 JouleEab 2.907180*04.5
tPEbc *2 Joule.s*.Ebc
8388180162
tPEcd *3 JouleEcd 1296180*2.7
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Ejercicio No. 2En paralelo
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EJERCICIO 2*PARA LA CONEXIÓN DE RESISTORES MOSTRADA SE TIENE QUE EL VAB=5 (V), OBTENGA:A) EL RESISTOR EQUIVALENTE ENTRE LOS PUNTOS A Y D
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
52
R1 = 100 ohmR2 = 100 ohm
A
B
R1 R2
![Page 53: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/53.jpg)
A) El resistor equivalente entre los puntos A y D
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
53
R1 = 100 ohmR2 = 100 ohm
A
B
R1 R2
OhmReq 100
1
100
11
OhmReq 100
21
OhmReq 50
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Diferencia de Potencial
La diferencia de potencial es la mismapara cada resistor.
voltVVV RRAB 21
A
B
R1 R2
voltVVV RRAB 521
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Ejercicio No. 3En puente
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EJERCICIO 3*PARA LA CONEXIÓN DE RESISTORES, DETERMINE :A) LA CORRIENTE ELÉCTRICA QUE ENTREGA LA FUENTEB) LA POTENCIA ELÉCTRICA QUE DISIPA EL RESISTOR R4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
56
![Page 57: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/57.jpg)
a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
57
![Page 58: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/58.jpg)
Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
58
4224 R R Req
307024 Req
ohms Req 10024
![Page 59: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/59.jpg)
Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
59
5335 R R Req
307035 Req
ohms Req 10053
![Page 60: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/60.jpg)
Resistencia en paralelo
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
60
OhmRRReq 35242345
111
ohms Req 502345
OhmReq 100
1
100
11
2345
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Resistencias en serie
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
61
2345112345 R R Req
5025 Req
ohm R aeeq 75
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a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
62
ohm Req 75
volts 5.7
)(voltsI RV
![Page 63: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/63.jpg)
a) La corriente eléctrica que entrega la fuente
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
63
)( AR
V I
eq
aeeq
)(75
5.7A Ieq
)(1.0 Ampere Ieq
![Page 64: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/64.jpg)
b) La potencia eléctrica que disipa el resistor R4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
64
![Page 65: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/65.jpg)
Res
iste
nci
a E
léct
rica
65
)(voltsV V V beabae
ohms R R beeq 502345
)(1.0 Ampere Ieq
b) La diferencia de potencial de Vbe
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b) La diferencia de potencial de Vbe
M del Carmen Maldonado Susano 66
)(2345 voltsIRV eqeqbe
)(1.0 Ampere Ieq
ohms R R beeq 502345
)(51.0*50 voltsVbe
Res
iste
nci
a E
léct
rica
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b) La potencia eléctrica que disipa el resistorR4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
67
![Page 68: Tema 5 Electromagnetismoprofesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/Notas/CLASE-14-LEY-DE-O… · A la relación entre V-R-I se le llama Ley de Ohm, ... Prentice Hall Electricidad y Magnetismo](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022052713/5bbafb5e09d3f2d6198c6e7f/html5/thumbnails/68.jpg)
b) La potencia eléctrica que disipa el resistorR4
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
68
ohms R 304
)Watts(I* R PRR
2
444
)(05.04 A IR
)(075.0
05.0*05.0*30
4
4
WattsP
P
R
R
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Bibliografía
Electricidad y Magnetismo
Víctor Serrano Domínguez
Ed. Prentice Hall
Electricidad y Magnetismo
Gabriel Jaramillo
Ed. Limusa
*Ejercicios tomados de exámenes colegiados delDepartamento de Física Experimental
UNAM
M d
el C
arm
en
Mal
do
nad
o S
usa
no
69