Circuitos de corriente continua

Circuitos de corriente continua Capítulo Capítulo28 28 Física Física Sexta Sextaedición edición Paul PaulE. E.Tippens Tippens • • • • • • • • • • C...
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Circuitos de corriente continua Capítulo Capítulo28 28

Física Física Sexta Sextaedición edición Paul PaulE. E.Tippens Tippens

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Circuitos simples; resistores en serie Resistores en paralelo fem y diferencia de potencial terminal Medición de la resistencia interna Inversión dela corriente a través de una fuente de fem Leyes de Kirchhoff El puente de Wheatstone Conducción eléctrica en líquidos Electrólisis Fuentes de voltaje de cc; el acumulador de plomo 1

Circuitos simples; resistores en serie I

La corriente en todas las partes de un circuito en serie es la misma.

R

E

El voltaje a través de varias resistencias en serie es igual a la suma de los voltajes a través de los resistores individuales.

Circuito en serie

VV==VV11++VV22++VV33 R1

La resistencia efectiva de varios resistores en serie es equivalente a la suma de las resistencias individuales.

R2

R3

R

RR==RR11++RR22++RR33

2

Resistores en paralelo I

La corriente total en un circuito en paralelo es igual a la suma de las corrientes en los ramales individuales.

E

I1

II==II11++II22 La caída de voltaje a través de todos los ramales del circuito en paralelo debe ser de igual magnitud.

R1

R2

I2

Circuito en paralelo

VV==VV11==VV22==VV33

3

Resistores en paralelo

El recíproco de la resistencia equivalente es igual a la suma de los recíprocos de las resistencias individuales conectadas en paralelo.

R

R1

R2

R3

1 1 1 1 = + + R R1 R 2 R 3

4

fem y diferencia de potencial terminal

VT Resistencia interna

La resistencia interna reduce la cantidad de voltaje que pasa por la resistencia externa.

RL

r Resistencia externa

E I

A

VVTT==EE--IrIr

5

Medición de la resistencia interna VT

VT

Paso 3--Calcular

RL

r

RL

E

E − VRL r= I

r E

I=0

I

A

A

Paso 1--Eliminar RL

Paso 2--Reemplazar RL

VT = E I=0

Medición del voltaje a través de RL (VRL) y de la corriente I. 6

Inversión de la corriente a través de una fuente de fem R

r1

r2

E1

E2

Si una fuente de mayor fem está conectada de manera opuesta a una fuente de menor fem, la corriente atravesará esta última en dirección inversa, produciendo una pérdida de energía neta.

I

La corriente suministrada a un circuito eléctrico continuo es igual a la fem neta dividida entre la resistencia total del circuito, incluyendo la resistencia interna.

E ∑ I= ∑R 7

Leyes de Kirchhoff Primera ley de Kirchhoff: La suma de las corrientes que llegan a una unión es igual a la suma de las corrientes que salen de esa unión.

∑ I entering = ∑ I leaving

Segunda ley de Kirchhoff: La suma de las fems alrededor de cualquier malla cerrada de corriente es igual a la suma de todas las caídas IR alrededor de dicha malla.

∑ E current loop = ∑ IR current loop 8

El puente de Wheatstone B R3

G

I3 A

R2 R x = R3 R1

Rx

R1

I2

R2 C

I

I2 R x = R3 I1

Puente de Wheatstone

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Conducción eléctrica en líquidos Un electrolito es una sustancia que conduce una corriente eléctrica cuando está fundida o disuelta en agua. El cátodo es un electrodo que tiene un potencial negativo. El ánodo es un electrodo que tiene un potencial positivo. •• El Elflujo flujoconvencional convencional de decorriente corrienteesesde deánodo ánodo aacátodo. cátodo. •• El Elflujo flujode deelectrones electrones esesde decátodo cátodoaaánodo. ánodo. 10

Electrólisis Electrólisis es el proceso mediante el cual ocurren cambios químicos cuando se pasa una corriente eléctrica a través de un líquido. • Un átomo neutro de sodio se convierte en un ion positivo cuando pierde un electrón.

• La oxidación es un proceso por el cual las partículas pierden electrones.

• Un átomo neutro de cloro se convierte en un ion negativo cuando gana un electrón.

• La reducción es un proceso por el cual las partículas ganan electrones.

Electrólisis Electrólisisde deNaCl NaCl fundido. fundido.

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Fuentes de voltaje; el acumulador de plomo Descarga: cátodo

Pb → Pb 2 + + 2e − Pb 2 + + SO 24 − → PbSO 4

Descarga: ánodo

4 H 3 O + + 2e − + PbO 2 + SO 24 − → PbSO 4 + 6H 2 O

Recarga: cátodo

PbSO 4 + 2e − → Pb + SO 24 −

Recarga: ánodo 12 O PbSO 4 + 6H 2 O − 2e − → PbO 2 + SO 42 − + 4 H 3

Conceptos clave • Circuito cc • Conexión en serie • Conexión en paralelo • Diferencia de potencial entre terminales

• Resistencia interna • Primera ley de Kirchhoff • Segunda ley de Kirchhoff

• Puente de Wheatstone • Electrólisis • Cátodo • Ánodo • Oxidación • Reducción • Ionización 13

Resumen de ecuaciones I T = I1 = I 2 = I 3

VT = V1 + V2 + V3

R T = R1 + R 2 + R 3 I T = I1 + I 2 + I 3 VT = V1 = V2 = V3 1 1 1 1 = + + R e R1 R 2 R 3

VVTT==EE--IrIr

E − VRL r= I E ∑ I= ∑R

R2 R x = R3 R1

I2 R x = R3 I1

∑ I entering = ∑ I leaving ∑ E current loop = ∑ IR current loop

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