TEMA 1
Magnitudes eléctricas
fundamentales
1
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
++
++ +
++
+
q1
+
q2
F
r
P
F k
1
 q1q2
2
r
3
Estructura atómica
Al+++
13 protones
13 electrones
x neutrones
:
-
-
-
-
-
-
n
+
n
+ ++ + +
+
+
n
n
+
+ ++
-
-
-
-
-
4
1.1 La carga eléctrica

Ley de Coulomb: Fuerza
existente entre dos cargas
puntuales, q1 y q2


q 1q 2 r12
F12  K  2 
r12
r12
F21
r12
q1
F12
q2
5
1.2 Campo eléctrico

Fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva


F
1 q1 
E

u
2 r
q 2 4 0 r
Z
F
q2
q1
r
Y
X

Admite el principio de superposición (vectorial)
6
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

7
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)
8
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

Inducción magnética: Tesla
v
F
1
Ley de Biot- Savart
dl
a
I
r
P
dB

1  
dB  k ' 2  (dI  er )
r
11
1.4 Campo magnético

Una corriente eléctrica genera un campo magnético


l  
dB  k ' 2 d I  e r
r

dB
P
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
Fuerza entre conductores
paralelos
d
I1
I2
B
F
0 2
F
I
2d
1
1.5.1 Materiales conductores
Cargas libres
Campo
gravitatorio
Campo
eléctrico
Gravedad
Campo
eléctrico
Diferencia
de alturas
Potencial
eléctrico
V1
V2
1
1.5.1 Materiales conductores
RED DE IONES
A l +++
13
A l +++
13
NUBE DE ELECTRONES
1
1.5.2 Materiales aislantes
O
16

Si
14
Electrones ligados al material:
– Enlace iónico puro
O
16

Ruptura ante campos
eléctricos:
– Enlace covalente puro
–
Electrónica
– Enlace covalente heteropolar
–
Iónica
1
1.6.1 Efecto resistivo
+q
+
+
+
q
+

q

+
q
+q

+

x = v·t

A=Área del
conductor
x=longitud
p=concentración de
portadores por m3
q=carga
v=velocidad
Q  (pAx )  q
Q
= p q v
 Q  (pAvt )  q  J 
x  vt
t  A

J  E
1
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
l
l
0
0
dW   dF dx   dq E dx  dq E l
dW
V

dq
I
A l  l I
dq
A
dq
J
I
E 
 A
I
V
I  RI
A
1
1.6.1 Resistencia estática

Si =cte
R no depende de V
I
Pendiente = 1/R
V
LEY DE OHM
Resistencia
estática
V
R
I
1
1.6.1 Resistencia dinámica

Si R=f(I)
COMPORTAMIENTO NO ÓHMICO
I
Resistencia
dinámica
V

V
R
I
2
1.6.1 Resistencia dinámica
I
I = i
IQ
V
I
VQ
V
I = IQ + I
V = VQ + V
V = v
2
1.6.1 Resistencia dinámica
I
IQ
i
Q
di
a
VQ
 v=dv
V
2
1.6.2 Efecto capacitivo

Capacidad eléctrica: Existe una relación de
proporcionalidad entre la carga y el potencial de un
cuerpo

Q 0A
C 
V
d

Unidad de capacidad: faradio
2
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
d
e  N 
dt

Autoinducción / Inducción mutua
2
1.6.4 Potencia eléctrica
dW V  dq  dq 
P

  V  I V
dt
dt
 dt 
V2
 P VI  RI 
R
2
Efecto Joule
Fem (Fuerza electromotriz) : Energía eléctrica
proporcionada por una batería o cualquier otro
aparato
2
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Tema 3