Noción de electricidad. Circuitos eléctricos

Una asociación de resistencias en paralelo es equivalente a una única resistencia R, en la que se cumple que:

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 +1/R3

Ejercicios:

I) Tres resistencias de valores 80 ohmios, 20 ohmios y 40 ohmios, están conectadas en paralelo a una línea de 90 V

calcula:

1-Resistencia equivalente

2-Corriente total

3-Corriente en cada resistencia

II) Dos resistencias de valores de 10 ohmios y 15 ohmios están conectados en paralelo a una potencia de 40 voltios, Halla.

1-Resistencia equivalente

2-Corriente total

3-Corriente en cada resistencia

Copia y resuelve los ejercicios de evaluación de las páginas 151-152 y 153 del libro de Fisica

Noción de Electricidad

                                                                                   Lunes, 28/3/2016
Intensidad de la corriente eléctrica

¿Qué es la Intensidad de Corriente?

Si sabemos que la corriente eléctrica es el flujo de carga entre dos puntos de un material conductor, es lógico que nos podamos preguntar... ¿ y cómo de rápido se desplazan dichas cargas?. Para responder a esta pregunta, la Física establece una nueva magnitud que determina la rapidez con la que la carga fluye a través de un conductor. Dicha magnitud recibe el nombre de intensidad de corriente eléctrica o simplemente intensidad de corriente.

La intensidad de corriente (I) que circula por un conductor es la cantidad de carga (q) que atraviesa cierta sección de dicho conductor por unidad de tiempo (t).

I=q/t

La intensidad de corriente en el S.I. es el amperio (A), en honor del físico francés André-Marie Ampère (1775-1836). De esta forma un amperio es la intensidad de corriente que se produce cuando por la sección de un conductor circula una carga de un culombio cada segundo.

1 amperio = 1 culombio1 segundo

Al igual que el culombio, el amperio se trata de una unidad muy grande, por lo que es común utilizar submúltiplos de esta:

• miliamperio. 1 mA = 1·10-3 A
• microamperio. 1 µA = 1·10-6 A
• nanoamperio. 1 nA=1·10-9 A

Para medirla se utiliza un instrumento denominado amperímetro.

Ejemplo:

Si la intensidad de corriente que circula a través de la sección de un conductor es 30 mA, ¿Cuanta carga habrá atravesado dicha sección durante 2 minutos?. ¿Cuántos electrones habrán circulado?
(datos: qe=1.6·10-19 C)

Datos

I = 30 mA = 30 · 10-3 A
t = 2 min = 2 · 60 s = 120 s
 Resolución

Aplicando la definición de intensidad de corriente:

$$$$I=q/t⇒q=I·t = 30·10-3 A· 120 s ⇒q= 3.6 C

Si la carga total que circula es q= 3.6 C, y la carga de un electrón es  qe=1.6·10-19 C, entonces el número de electrones ne que habrán circulado es:

$$$$ne=q /qe=3.6 C/1.6·10-19 C ⇒ne=2.25·10 19 electrones

Ejercicios a resolver y practicar:

1.     ¿Qué intensidad tiene una corriente eléctrica si por una sección transversal del conductor pasa una carga de 18 cb en 6 seg.?  (R=3A)

Datos:             

2.     ¿Qué intensidad tiene la corriente eléctrica que pasa por un alambre, si por una sección transversal de él pasan 12.5 x 10 ¹⁸ electrones en 1 minuto 40 segundos?

        (R=20 x 10^-3 A)

Datos:             

3.     ¿Qué carga eléctrica pasa por una sección transversal de un alambre en 1 minuto si la intensidad es de 4 mA? (R=0.24 C)

Datos:                

4.     ¿Cuántos electrones pasan por una sección transversal de un conductor en 2 ½ minutos si la intensidad es de 4 mA?  (R=3.75 x 10 ¹⁸ ē)

5.     ¿Qué intensidad tiene la corriente eléctrica  si por un alambre pasan de 550 x10^-4coulomb en 2 minutos 30 segundos?

6.     Determine la intensidad de la corriente que pasa con una sección transversal de un alambre si pasan 15 x10¹⁶ electrones en 3 minutos 20 segundos.

7.      ¿Qué carga eléctrica pasa por una sección transversal de una alambre  en 5 minutos si la intensidad es de 15 mili ampere?

8.     ¿Cuánto tiempo demora en pasar una carga de  8 x10^-3 coulomb si la intensidad de corriente es de 40x10^-6 ampere?

 Potencial Eléctrico

   En electricidad, normalmente es más conveniente usar la energía potencial eléctrica por unidad de carga, llamado expresamente potencial eléctrico. Es decir la energía potencial, pero por cada unidad de carga, por cada coulomb. OJO: La unidad de carga no es el electrón, es el coulomb.

   Esta nueva magnitud, el potencial eléctrico se mide en voltios y su fórmula sería:

    U = Ep/Q

   U = potencial eléctrico = julios/culombios = Voltios

   Ep = energía potencial en julios.

   Q = carga (cantidad de culombios de la carga) en culombios.

   Podríamos definir el potencial eléctrico en un punto de un campo eléctrico como la energía potencial eléctrica que posee la unidad de carga positiva situada en ese punto.

La aceleración

LA ACELERACIÓN

Objetivos:

Terminada la lección:

• Definirás el concepto aceleración.

• Identificarás los cambios en la posición y en la velocidad en los objetos uniformemente acelerados.

• Calcularás la velocidad, el desplazamiento o la aceleración de un objeto uniformemente acelerado.

El concepto aceleración, no tiene que ver con ir moviéndose rápido.  Es un concepto que en muchas ocasiones ha sido mal utilizado en la vida real, sin embargo, su significado en física es muy diferente.  Es muy común escuchar que se utiliza este concepto para indicar que un objeto se mueve a gran velocidad lo cual es incorrecto.  El concepto aceleración se refiere al cambio en la velocidad de un objeto. Siempre que un objeto cambia su velocidad, en términos de su magnitud o dirección, decimos que está acelerando. 

La Enciclopedia Encarta 2008 explica que la aceleración, se conoce también como aceleración lineal, y es la variación de la velocidad de un objeto por unidad de tiempo.  La velocidad se define como vector, es decir, tiene módulo (magnitud), dirección y sentido. De ello se deduce que un objeto se acelera si cambia su celeridad (la magnitud de la velocidad), su dirección de movimiento, o ambas cosas. Si se suelta un objeto y se deja caer libremente, resulta acelerado hacia abajo. Si se ata un objeto a una cuerda y se le hace girar en círculo por encima de la cabeza con celeridad constante, el objeto también experimenta una aceleración uniforme; en este caso, la aceleración tiene la misma dirección que la cuerda y está dirigida hacia la mano de la persona.

La aceleración es la razón de cambio en la velocidad respecto al tiempo. Es decir, la aceleración se refiere a cuan rápido un objeto en movimiento cambia su velocidad. Por ejemplo, un objeto que parte de reposo y alcanza una velocidad de 20 km/h, ha acelerado.  Sin embargo, si a un objeto le toma cuatro segundos en alcanzar la velocidad de 20 km/h, tendrá mayor aceleración que otro objeto al que le tome seis segundos en alcanzar tal velocidad.

Definimos la aceleración como el cambio en la velocidad respecto al tiempo durante el cual ocurre el cambio. El cambio en la velocidad (ΔV) es igual a la diferencia entre la velocidad final (V_f)y la velocidad inicial (V_i). Esto es: 

Por lo tanto definimos la aceleración matemáticamente como:

De la ecuación surge la posibilidad de que la aceleración sea positiva o negativa. La aceleración resulta ser positiva si el objeto aumentara su velocidad. Cuando el objeto aumenta la velocidad, entonces la velocidad final sería mayor que la inicial por lo que al restarlas para determinar la diferencia, la misma sería positiva. Por el contrario, si el objeto disminuye la velocidad, entonces la aceleración sería negativa. La velocidad final sería menor que la inicial y por tanto la diferencia entre ambas sería negativa. En ambos casos, si la velocidad aumenta o disminuye, decimos que el objeto está acelerado. Sin embargo es muy común utilizar la palabra desaceleración para referirnos a la aceleración negativa. 

El signo de la aceleración indica la dirección de la misma. Una aceleración positiva indica que la aceleración es en dirección al movimiento del objeto. La aceleración negativa indica que la misma es en dirección opuesta al movimiento del objeto. En próximas lecciones profundizaremos más en este aspecto.
 

Si ocurriera que la velocidad final y la inicial son iguales, entonces la aceleración sería igual a cero. Para que la velocidad final y la inicial sean iguales, el objeto tendría que moverse con velocidad constante. Por lo tanto, los objetos que se mueven con velocidad constante tienen una aceleración igual a cero.

Ahora, imagina un auto que se mueve alrededor de una pista circular. Si el chófer mantiene el velocímetro, digamos que en 20 mph, el auto se estaría moviendo con rapidez constante; pero su velocidad no lo sería. Recuerda que aceleración se refiere a un cambio en la magnitud o en la dirección de la velocidad. Si el auto se mueve en una pista circular, la dirección de la velocidad cambia constantemente con la posición del auto en la pista. Por tal motivo, decimos que aunque la magnitud de la velocidad sea constante (la rapidez), la dirección de la velocidad no lo es. Por tanto, el auto estaría acelerando.

La unidad para medir la aceleración según el Sistema Internacional de Medidas es el metro por segundo cuadrado (m/s²). Recuerda que el cambio en la velocidad se mide en m/s y al dividir esta unidad por el tiempo en segundos resulta (m/s)/s o m/s². 

Cuando conocemos la aceleración de un objeto, y esta es uniforme, podemos determinar su velocidad al cabo de un intervalo de tiempo. Para ello, resolveremos la ecuación de la definición de aceleración para la velocidad final.

 Si

Esta ecuación puede ser escrita así también:

 

En la pasada lección discutimos que para un objeto que se mueve con velocidad constante (a = 0), la gráfica de posición versus tiempo resulta ser una línea recta, como lo muestra la figura de la derecha.  Observa el diagrama de puntos que aparece en la parte izquierda de la gráfica.  Se puede observar que la distancia entre ellos es muy similar.

 

Si por el contrario el objeto se mueve con aceleración uniforme distinta de cero, entonces la gráfica de posición versus tiempo resulta ser una parábola.Ese es el caso de la imagen de la derecha.  En esta puedes observar que la distancia entre los puntos va aumentando más cada vez y por lo que esa distancia no es uniforme.

En este caso, el objeto se aleja del origen aumentando la velocidad uniformemente. El aumento uniforme en la velocidad, hace que el objeto recorra mayor distancia por unidad de tiempo según se aleja. Por ello, la gráfica resulta ser una parabólica. Observa que el cambio en la posición al principio es pequeño y el mismo va aumentando según pasa el tiempo. 

Si determinamos la velocidad instantánea del objeto cada segundo, observaríamos un aumento proporcional en la misma. Por lo que la gráfica de velocidad versus tiempo sería una lineal con la pendiente igual a la aceleración.  Puedes repasar estos conceptos en la unidad de Análisis gráfico del movimiento.

NOTA:

LAS GRÁFICAS DEBEN ABRIRLAS CON LOS ENLACES QUE LES PRESENTAN Y COPIARLOS AL CUAL CORRESPONDAN.

ABRIR ESTE LINK Y COPIAR EJEMPLOS

https://sites.google.com/site/timesolar/cinematica/ejemplosaceleracion

FÍSICA Y NOCIÓN DE ELECTRICIDAD 2016

Los que ya tienen la ley de coulomb, continuar con el campo eléctrico.

Segundo de Media

Marzo 11/2016

Continuación Ley de Coulomb. Campo eléctrico... Ejercicios

                                                        Noción de electricidad

Ley  de Coulomb

La constante de proporcionalidad es K (permitividad eléctrica), que depende del medio en el que se encuentren las cargas, en el vacío es K= 9x10 N.M2/C2.

La fuerza resultante es de atracción, si las cargas son de diferente signo; la fuerza seria de repulsión si son del mismo signo.

Ejemplo: Dos cargas q1= -2,0 x 10 C y q2= 4.0 x 10 C, están separadas a una distancia de 0.15 m. Cual es la magnitud de la fuerza de atracción?

(Dejar espacio para el desarrollo)

Ejercicio:

1-Dos cargas q1=3x10 C y q2=5x10 C están separadas a una distancia de 0.20 m ?cual es la magnitud de la fuerza de atracción?

2-Dos cargas experimentan una fuerza de 10 N de otra carga de 12 uc, estando a una distancia de 2m. ?Cual es el valor de la otra carga?

3-Si tienen dos esferas cargadas eléctricamente con 4x10 C y 2.3x10 C respectivamente y están separadas en 35cm en el aire. calcular la fuerza eléctrica de atracción entre ellas?

Campo Eléctrico

La intensidad del campo eléctrico E en un punto es el cociente entre el valor de la fuerza F que experimenta una carga de prueba q situada en ese punto y el valor de esa carga.

se expresa:                E=F/q = K. Q/r2

Ejemplo:
Calcula el campo eléctrico que genera una carga de 24 uc a una distancia de 12m.
Datos:
k=9x10 n.m2/c2
q=24uc=24x10c
r=12m

Resuelve correctamente:

1-La fuerza que recibe una carga q=2x10 C es de 3.0x10 N. ?Cual es el valor del campo eléctrico?

E= f/q

2-Calcular la intensidad del campo eléctrico de una carga de prueba de 3x10 C que recibe una fuerza de 7.2x10 N.

Energía Potencial Eléctrica 

Ejercicio:
Responde correctamente:
1-Define lo que es la Energía potencial eléctrica?
2-Cual es la formula que representa la Energía potencial eléctrica?
3-Cual es la unidad resultante de N.m?

Ejemplo:
a)  Una carga de 12 uc esta separada de otra carga de 10uc a 6m. Calcule la energía potencial electrica entre ellas?

U=K. q1.q2/r

b) Calcular la energía potencial eléctrica de un sistema formado por dos partículas cuyas cargas eléctrica de prueba y fuente son iguales a q=2uc y Q=4uc respectivamente y se encuentren separadas a una distancia de 2m.
Datos:
q=2uc=2x10 C                                                   Ep=k.q.Q/r
Q=4uc=4x10C
k=9x10 N.m/C
r=2m

2do F

FISICA 2DO

LA CINEMÁTICA Y SUS ELEMENTOS. TIPOS DE MOVIMIENTOS

Recuerda que la:

V=d/t                            D=v.t                    T=d/v

Ejercicios sobre el movimiento

1. una ambulancia que se mueve con una velocidad de 120 km/h, necesita recorre un tramo recto de 60 km. Calcula el tiempo necesario para que la ambulancia llegue a su destino. R= 0.5 h

2. Una abeja vuela en linea recta hacia el oeste durante 30 s. Si posee una velocidad de 15 m/s, calcular la distancia total recorrida por la abeja. R= 450 m

3.Una pelota se desplaza en línea recta y recorre una distancia de 10 m en 5 s ¿cuál es su rapidez? R= 2 m/s

4. Un objeto vuela con una rapidez de 150 m/s durante 60s, calcular la distancia que se desplaza durante ese tiempo. R= 9000 m

5. Un avión vuela en linea recta hacia el norte durante 15 min si lleva una velocidad de 700 km/h, ¿cuál es la distancia que recorre durante ese tiempo? Nota: se deben transformar los minutos a horas para poder tener unidades iguales en todos los datos. R= 175 km

6. Una pelota recorre 20 m hacia la derecha y luego 10 m hacia la izquierda, todo en un lapso de tiempo de 10 s, ¿cuál es su velocidad y rapidez? R= r= 3 m/s porque se considera la distancia total de todo el recorrido, es decir 30 m; v= 1 m/s hacia la derecha porque el vector del desplazamiento se dibuja desde el punto inicial hasta el punto final del recorrido, entonces la longitud es de 10 m hacia la derecha. 

7. Calcular la distancia que recorre un tren durante 5 horas si la magnitud de su rapidez es de 120 km/h. R= 600 km

8. Calcular cuál es la magnitud de la velocidad que posee un cuerpo que recorre una distancia de 135 m en 7 s hacia el SE. R= 19.29 m/s

9. ¿Cuál es el tiempo que tarda en automóvil en recorrer 120 km con una rapidez de 60 km/h?. R= 2 h

10. Un automóvil que viaja de México a Morelia recorre 312 km en un tiempo de 5 h ¿cuál es su velocidad? R= 62.4 km/h

11. ¿Qué tiempo tardará un automóvil en recorrer 600 km con una velocidad de 80 km/h? R= 7.5 h

12. ¿Qué distancia habrá recorrido un avión después de 4 h con una velocidad de 600 km/h? R= 2400 km 

13. Daniel tarda 3 minutos para recorrer los 90 m de distancia que hay entre su casa y la escuela ¿cuál es su rapidez? R= 30 m/min