Transcript Tema 3
TEMA 1
Magnitudes eléctricas fundamentales
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Tema 1. Magnitudes eléctricas fundamentales
OBJETIVO:
» Repasar los conceptos eléctricos básicos que sean de aplicación directa e inmediata en la signatura de Componentes Electrónicos 2
Ley de Culomb
+++ + +++ + + a q 1
r
F
k
1
r
2
q
1
q
2 P q 2 F 3
Estructura atómica Al
+++ :
-
13 protones 13 electrones
x
neutrones
-
+
n n
+ + + + +
n
+
n
+
-
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1.1 La carga eléctrica
Ley de Coulomb: Fuerza existente entre dos cargas puntuales, q 1 y q 2
F 12 q q 1 2 r 12 2 r 12 r 12 r 12 F 12 q 2 F 21 q 1 5
1.2 Campo eléctrico
Fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva
E F q 2 1 4 0 q 1 r 2 u r Z r q 2 F q 1 Y X
Admite el principio de superposición (vectorial)
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1.2 Diferencia de potencial
Diferencia de potencial entre dos puntos: energía comunicada a la unidad de carga para trasladarla entre ambos puntos
– Aportada desde el exterior: Fuerza Electro Motriz – Disipada o perdida: Caída de potencial
Magnitud de tipo conservativo: Independiente de la trayectoria seguida. Sólo depende de la posición de los puntos de partida y de llegada
Unidad: Voltio
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1.3 Corriente eléctrica
Movimiento de cargas a través de un medio
Intensidad: Carga neta desplazada en la unidad de tiempo
Unidad: amperio
Sentido: Contrario al movimiento de las cargas negativas (error histórico)
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Campos magnéticos
I 9
1.4 Campo magnético
Fuerza que actúa sobre una carga en movimiento en un campo magnético: Ley de Lorentz
F q ( v B )
B
–
Módulo
: F = qBv sen a –
Dirección
: plano B-v
v
Inducción magnética: Tesla F
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Ley de Biot- Savart
I
dl
a
r
d B
1
k
'
r
2 (
d I
e
r
)
P
dB
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1.4 Campo magnético
Una corriente eléctrica genera un campo magnético
dB P d B l k ' r 2 d I e r r
Características:
dl – Elemento dI genera el campo – Es perpendicular a la corriente y al radio vector – El campo global es la suma de los campos provocados por los elementos del conductor 1 2
Fuerza entre conductores paralelos
d I 1
B
I 2 F
F
2 0
d
I
2 1 3
V 1
1.5.1 Materiales conductores
Cargas libres
Campo gravitatorio
Gravedad Diferencia de alturas
Campo eléctrico
Campo eléctrico Potencial eléctrico V 2 1 4
1.5.1 Materiales conductores RED DE IONES 1 3 1 3 NUBE DE ELECTRONES
1 5
1.5.2 Materiales aislantes O 16 Si 14 O 16
Electrones ligados al material:
– Enlace iónico puro – Enlace covalente puro – Enlace covalente heteropolar
Ruptura ante campos eléctricos:
– – Electrónica Iónica 1 6
1.6.1 Efecto resistivo
Q
x (
+ q + q + q + q + q + x = v· t
)
q
Q
( )
+ J E +
J
A=Área del conductor
x=longitud p=concentración de portadores por m 3 q=carga v=velocidad
Q
1 7
1.6.1 Efecto resistivo
Energía intercambiada por la unidad de carga al atravesar la distancia que separa dos puntos
– Energía aportada: Fuerza Electro Motriz – Energía consumida: Caída de potencial
dW V
dW l 0
dF dx
dq I A
dq dq
l 0
dq E dx l
l A
I
dq E l
E J I A V I A I RI 1 8
1.6.1 Resistencia estática
Si
=cte R no depende de V LEY DE OHM
I Pendiente = 1/R Resistencia estática V
R
V I
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1.6.1 Resistencia dinámica
Si R=f(I) COMPORTAMIENTO NO ÓHMICO
I Resistencia dinámica V
R
V I
2 0
1.6.1 Resistencia dinámica
I I = i I Q I V I = I Q + I V = V Q + V V Q V V = v 2 1
1.6.1 Resistencia dinámica
I Q I Q a V Q
i d i
v = d v 2 2
1.6.2 Efecto capacitivo
Capacidad eléctrica:
Existe una relación de proporcionalidad entre la carga y el potencial de un cuerpo C Q V 0 A d Unidad de capacidad:
faradio
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1.6.3 Efecto inductivo
Inducción electromagnética
: Cuando un circuito cerrado está inmerso en un flujo magnético variable se produce en aquél una corriente inducida –
Ley de Lenz: Corriente inducida opuesta a la variación del flujo magnético
–
Ley de Faraday: FEM inducida
e N d dt
Autoinducción / Inducción mutua
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1.6.4 Potencia eléctrica
P
dW dt
V
dt dq
dq dt
V
I
V
RI 2 V 2 R
Efecto Joule
Fem (Fuerza electromotriz) : Energía eléctrica proporcionada por una batería o cualquier otro aparato
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