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Circuitos Eléctricos |
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En los módulos anteriores se ha trabajado con cargas estáticas. En las experiencias que se realizarán a continuación operaremos con cargas eléctricas en movimiento, que se desplazarán a lo largo de circuitos conductores.
Hay tres magnitudes relacionadas entre sí, que deberán tenerse en cuenta para poder interpretar los resultados de las experiencias realizadas: la intensidad de la corriente (I), la diferencia de potencial (V) y la resistencia (R) de los elementos por los que circulan las cargas eléctricas.
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Corriente eléctrica |
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Definimos como corriente eléctrica al flujo de cargas eléctricas a lo largo de un conductor. Si dicho flujo ocurre siempre en el mismo sentido, se trata de una corriente continua (CC).
Si en cambio el flujo de cargas cambia periódicamente de sentido, la corriente es alternada (CA). Al primer caso corresponde la que generan las pilas eléctricas o las baterías de automóvil. El segundo caso es el de la distribución eléctrica domiciliaria, que cambia cíclicamente de sentido. En este caso, cada ciclo completo (circulación en un sentido y en el opuesto) tiene una duración de 1/50 segundo o, dicho de otra forma, se trata de una corriente alternada de 50 ciclos por segundo, o 50 hertz (50 Hz).
La intensidad de la corriente (cantidad de cargas que pasan en una unidad de tiempo por una sección de corte dada) se mide en Amper (A).
Decimos que circula una corriente de un Ampere cuando pasa una carga de un Coulomb (C) durante un período de un segundo.
El Coulomb equivale a la carga de (-) 6,24 x 10^8 electrones.
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Diferencia de potencial |
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Para que cualquier dispositivo eléctrico, al que llamamos receptor, funcione (por ejemplo una lamparilla eléctrica) es necesario que por él circule una corriente eléctrica, para lo cual se debe disponer de una fuente que la suministre. Esa fuente puede ser una pila eléctrica, una batería, o la usina de donde proviene la distribución domiciliaria.
La corriente se establece si se cumplen dos condiciones: la primera es que el aparato y la fuente estén ligados por un medio conductor, que son los cables por los que se produce el ingreso y el retorno de las cargas. La segunda es que exista entre los dos puntos en que los conductores hacen contacto con la fuente (puntos A y B) una diferencia de potencial.
¿Cuál es el significado físico de diferencia de potencial?. En el punto A hay un exceso de cargas positivas, y en el B un exceso de cargas negativas. Se supone convencionalmente que las cargas que circulan son las positivas (aunque en realidad las que se desplazan son las negativas de los electrones, que van en sentido opuesto al convencional). Habiendo un camino conductor, las cargas (+) se dirigirán desde A hacia B, empujadas por las que siguen llegando hasta A y atraídas por las que faltan en B. Al ser así impulsadas, las cargas han adquirido cierta cantidad de energía (como ocurre al arrojar una piedra). Esa energía que las cargas poseen es la que entregan al mecanismo receptor al hacerlo funcionar.
La energía de que disponen esas cargas varía de acuerdo a las características de la fuente: una pila eléctrica le suministra menos energía que una batería de automóvil, o que la red de distribución.
La diferencia de potencial (o voltaje o tensión) mide la relación entre la cantidad de energía que la fuente de energía puede entregar a cada de carga que entrega al receptor y la cantidad de esa carga. La unidad adoptada es el Volt [V], y se dice que la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito es de un Volt cuando la energía que adquiere entre ellas la carga de un Coulomb es de un Joule:
1 V = 1 J / 1 C
V = J / Q
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Resistencia eléctrica |
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Algunos conductores dejan pasar las cargas eléctricas con más facilidad que otros. Esta característica depende de varios factores: dimensiones del conductor (longitud y sección transversal), temperatura (los metales, en general, presentan mayor resistencia a temperaturas más altas) y la clase de material con que está construido el conductor (el hierro presenta más resistencia que el cobre, y éste que la plata).
La resistencia de un conductor, a una temperatura determinada, resulta del cociente entre la diferencia de potencial existente entre la entrada y la salida (VA-VB) y la corriente I que por él circula:
resistencia = diferencia de potencial / intensidad de la corriente
R = (VA-VB) / I
Si la corriente se mide en Ampere [A] y la diferencia de potencial en Volt [V], la resistencia está dada en Ohm [ ]:
1 Ohm = 1V / 1A
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INDICE DE PRACTICAS (cada título es un hipervínculo) |
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GUIAS DE BRICOLAGE |
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En las secciones siguientes encontrarán planos e instrucciones para construir cada uno de los aparatos usados en este equipo.
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Cargas por Fricción - Discos de Telgopor y Paño de Lana |
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Electroscopio y varilla de vidrio |
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Péndulo eléctrico |
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Electróforo de Volta, Plancha de Telgopor y Paño de Lana |
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Molinete eléctrico |
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Jaula de Faraday |
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Condensador plano (una versión moderna de la botella de Leyden) |
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Ping Pong eléctrico |
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Circuitos eléctricos |
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¿Cómo construir fácilmente circuitos eléctricos?
Hay que fabricar:
Multímetro: no hay más remedio que comprarlo hecho
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Interacción entre corrientes de diferentes configuraciones geométricas |
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Minibrújula Colgante |
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Espectro de Corrientes Rectilíneas |
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Espectro de Corrientes Circulares |
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Espectro de Bobinas planas dobles (tipo Helmholtz y de campos enfrentados) |
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Espectro de un Solenoide |
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Espectro de un Solenoide Toroidal |
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Espectro de un Imán Permanente |
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Transformador |
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Levitador Magnético |
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Motor de inducción |
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Autoría |
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Las guías constructivas y de trabajos prácticos aquí presentadas fueron creadas por el
Ing. Agustín J. Frascino (QEPD 15-II-08) con la ayuda del Ing. Sergio San Román con el objeto de fomentar el trabajo experimental en la
Enseñanza de la Física, aún en los casos en que la escasez de recursos económicos parecerían
forzar a docentes y alumnos a contentarse con clases de tiza y pizarrón.
Para quienes decidan armar algunos de los aparatos aquí propuestos, nos permitimos
recordarles que bajo costo no significa baja calidad o montaje descuidado.
Recomendamos trabajar con prolijidad, respetando las dimensiones y materiales indicados.
Los resultados serán a menudo sorprendentes, y en el camino se habrá aprendido algo más que Física.
Estas guías pueden reproducirse libre y gratuitamente, con la sola condición de mencionar
su procedencia y autoría.
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Temas relacionados |
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DESDE 1996
