FISICOQUÍMICA III - 3er TRIMESTRE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Cargas eléctricas en movimiento - Circuito eléctricoEl aprovechamiento utilitario de la electricidad se basa esencialmente en la circulación de las cargas eléctricas, (electrones), a través de un conductor, que constituye el elemento básico del circuito eléctrico.-Las cargas circulan por el circuito del polo positivo de la pila al polo negativo, en tanto que, por dentro de la pila, circulan del polo negativo al polo positivo, cerrando de esta manera el circuito.-Todo conductor ofrece alguna resistencia al paso de la electricidad , que se origina en el roce y el choque de los electrones en movimiento, contra los átomos del conductor.-

Circuito eléctrico elemental:Se denominan así a aquellos circuitos sencillos que están formados esencialmente por:1) Una pila , batería, toma corriente, o cualquier fuente generadora de corriente eléctrica.-2) Un cable conductor en forma de aro o circuito cerrado en el que van intercalados los diversos elementos de la conexión.-3) Resistencia eléctrica, que es un trozo de alambre metálico de longitud suficiente y pequeña sección transversal que se opone al paso de la corriente eléctrica.-4) Un interruptor que permite cerrar y abrir el circuito a voluntad, bajando o subiendo la llave interruptora.-Si armamos un circuito como el descripto, podemos notar que, mientras el interruptor está abierto, no circula electricidad.-Si cerramos el circuito, bajando las llaves, de inmediato se enciende la lámpara, poniendo en evidencia que circula corriente eléctrica.-Las tres magnitudes que nos permiten analizar un circuito elemental son:

1) La diferencia de potencial2) La intensidad de corriente3) La resistencia eléctrica

Analizaremos cada una de estas magnitudes

1) DIFERENCIA DE POTENCIAL(E)

Para entender el concepto de diferencia de potencial, es útil recurrir a un símil hidráulico..-Imaginemos que tenemos dos vasos comunicantes es decir, dos frascos unidos en la parte inferior por un tubo que incluye una válvula o que se puede cerrar y abrir , permitiendo , impidiendo o permitiendo que circule el agua por el tubo.-Si abrimos la válvula y vertemos agua en uno de los frascos, podemos observar que, parte del agua , pase al otro frasco por el tubo comunicante y en ambos se mantiene el mismo nivel de líquido , sin importar la cantidad de agua que echemos.-Agregamos la cantidad de agua necesaria para que el nivel alcance, por ejemplo los 8 cm de altura en ambos frascos.-Dejamos el sistema en reposo unos segundos y observamos que no hay circulación de agua por el tubo conector.-Decimos que no circula agua porque ambos extremos del tubo tienen igual potencial hidráulico, que está medido por la altura del agua en cada uno de los frascos que, como dijimos, es de 8 cm en ambos.-Si cerramos ahora la válvula y agregamos agua al frasco Nº 1, observamos que sube el nivel en éste , mientras que el frasco Nº2 permanece con su nivel invariable.- Agregamos agua hasta que el nivel del frasco Nº 1 alcance , por ejemplo, los 20 cm.-La diferencia de nivel en ambos frascos (20 cm - 8 cm = 12 cm) nos muestra que hay, entre ellos, una diferencia de potencial hidráulico, no obstante lo cual , no hay circulación por el tubo porque la llave de paso está cerrada.- Si abrimos ahora la válvula, podremos observar que se establece de inmediato una corriente de agua que va del frasco que tiene nivel mayor (Nº 1) , al frasco con el nivel menor (Nº 2).- Diremos entonces que , en los extremos del tubo conector, existe ahora una diferencia de potencial motivada por el distinto nivel de agua en ambos frascos .-

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Precisamente, es esta diferencia de potencial hidráulico la que genera la circulación de agua en el líquido por el tubo.

El agua, al circular de un recipiente al otro, hace descender el nivel más alto y asciende el más bajo.-Después de un tiempo, se igualan los niveles de los dos frascos. En ese momento desaparece la diferencia de potencial y deja de circular agua por el tubo conector. Todo el sistema está en equilibrio., sin importar si la llave está cerrada o abierta.-

Algo similar ocurre con la corriente eléctrica. Entre los dos bornes de la pila o batería hay una diferencia de potencial eléctrico pero, estando el circuito abierto, (interrumpido), no hay circulación de electricidad .-Al cerrar el circuito comienza de inmediato a circular corriente eléctrica que va desde el polo positivo de la pila al polo negativo. y la lámpara se enciende porque el filamento se calienta y emite luz. La energía necesaria la suministra la pila o batería que, tal como ocurrió con el agua, se va degradando lentamente.-Al cabo de un tiempo se habrá consumido toda la energía disponible y dejará de circular electricidad por el circuito, sin importar si la llave esté abierta o cerrada.- Unidad de medida de la diferencia de potencial :La unidad de diferencia de potencial (E) es el volt (V) y el aparato que sirve medirla se llama voltímetro

Ejemplos:a) Las pilas de linternas comunes (las grandes y las chicas) tienen una diferencia de potencial

de 1,5 V entre el polo positivo y el negativo. Estas pilas transforman energía química en eléctrica continua.-

b) Las baterías de automóvil más comunes tienen 12 V , (se lee doce voltios) de diferencia de potencial entre sus bornes. Existen también baterías de 6V, (se lee seis voltios). En este tipo de batería hay transformación de energía química en eléctrica continua.-

c) La corriente domiciliaria tiene un a diferencia de potencial entre los dos polos de 220 V. Esta energía proviene de la transformación de energía mecánica o térmica en energía eléctrica alterna (corriente alterna)

2) INTENSIDAD DE CORRIENTE:Si intercalamos en el circuito un aparato medidor de intensidad de corriente, que se llama amperímetro, podríamos observar que, cada vez que la llave cierra (conecta) el circuito, el aparato marca la circulación de corriente eléctrica. Unidad de medida de la corriente :La unidad de medida de la corriente eléctrica (I) es el ampere (A).

3) RESISTENCIA ELÉCTRICA : Ya dijimos que si intercalamos un amperímetro podremos conocer cual es la intensidad de corriente (I) que circula por el circuito.-Dijimos también que la resistencia del filamento de la lámpara se opone al paso de la corriente.-Si en lugar de una lámpara colocamos dos lámparas iguales, una a continuación de la otra,(conexión en serie), podremos observar que la intensidad de corriente (I) disminuye a la mitad. Colocando más lámparas iguales en serie, podremos observar que la intensidad (I) se reduce en cada caso, en la misma proporción en que aumenta la cantidad de lámparas.-Ya dijimos que una lámpara no es otra cosa que una resistencia eléctrica que se opone al paso de corriente. Si aumentamos el número de lámparas, lo que estamos haciendo en realidad, es aumentar la resistencia del circuito.-

Unidad de medida de la resistencia eléctrica : La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohm, que se simboliza con la letra griega (omega)

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LA LEY DE OHMDecíamos que los tres valores eléctricos que pusimos en juego en nuestro circuito fueron:La diferencia de potencial: E - que se mide en volt (V)La intensidad de corriente: I - que se mide en ampere (A)La resistencia eléctrica: R - que se mide en ohm (

La fórmula que relaciona estos tres valores se conoce como la LEY DE OHM E(V) = R() . I(A) que se lee así:

La diferencia de potencial V (volt) entre dos puntos de un circuito es igual a la resistencia R () del circuito multiplicado por la intensidad de corriente I (A).-Pasando términos en esta expresión, podemos escribir: E E(1) E = R . I ó (2) I = ------ ó /3) R = ------ R IQue se leen de la siguiente manea:La expresión (1) dice que la diferencia de potencial E , medida en volt (V), en un circuito eléctrico, es igual al producto de la resistencia eléctrica R , medida en ohm () por la intensidad de corriente I medida en ampere (A)La expresión (2) dice que la intensidad de corriente I, medida en ampere, de un circuito es igual al cociente entre la diferencia de potencial E , medido en V y la resistencia R del circuito, medida en La tercera expresión dice que la resistencia R , medida en ohm, de un circuito, es igual a la diferencia de potencial E, medida en volt , dividida la intensidad de corriente I, medida en ampere.-con estas expresiones podemos calcular uno de los término de un circuito , conocidos los otros dos.-

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