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TEMA 1TEMA 1TEMA 1TEMA 1

Magnitudes eléctricas Magnitudes eléctricas fundamentalesfundamentales

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Tema 1.- Magnitudes eléctricas Tema 1.- Magnitudes eléctricas fundamentalesfundamentales

Tema 1.- Magnitudes eléctricas Tema 1.- Magnitudes eléctricas fundamentalesfundamentales

OBJETIVO:

»Repasar los conceptos eléctricos básicos que sean de aplicación directa e inmediata en la signatura de Componentes Electrónicos

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Ley de CulombLey de CulombLey de CulombLey de Culomb

++

+++

++++

F

P

r

q1 q2

212

1qq

rkF

4

Estructura atómicaEstructura atómicaEstructura atómicaEstructura atómica

n

n

n

n

+ + +++

+

+++

+++

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- -

--

-

Al+++ :13 protones13 electronesx neutrones

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1.1 La carga eléctrica1.1 La carga eléctrica1.1 La carga eléctrica1.1 La carga eléctrica

Ley de Coulomb: Fuerza existente entre dos cargas puntuales, q1 y q2

q1

q2

F 21

F 12

r12

F

q q

r

r

r121 2

122

12

12

K

6

1.2 Campo eléctrico1.2 Campo eléctrico1.2 Campo eléctrico1.2 Campo eléctrico

Z

Y

X

q1

q2

r

F

E

F

q

q

ru r

2 0

12

1

4

Fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva

Admite el principio de superposición (vectorial)

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1.2 Diferencia de potencial1.2 Diferencia de potencial1.2 Diferencia de potencial1.2 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 eléctrica1.3 Corriente eléctrica1.3 Corriente eléctrica1.3 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 magnéticosCampos magnéticosCampos magnéticosCampos magnéticos

I

10

1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético

Fuerza que actúa sobre una carga en movimiento en un campo magnético: Ley de Lorentz

– Módulo: F = qBv sen

– Dirección: plano B-v

Inducción magnética: Tesla

)Bv(qF

B

v

F

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Ley de Biot- SavartLey de Biot- SavartLey de Biot- SavartLey de Biot- Savart

r

dB

I

P

dl

)(1

'2 reId

rkBd

12

1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético1.4 Campo magnético

Una corriente eléctrica genera un campo magnético

Características:

– 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

r2eId

r

l'kBd

r

dl

dBP

13

Fuerza entre conductores Fuerza entre conductores paralelosparalelos

Fuerza entre conductores Fuerza entre conductores paralelosparalelos

I1 I2

d

B

F

20

2I

dF

14

1.5.1 Materiales conductores 1.5.1 Materiales conductores 1.5.1 Materiales conductores 1.5.1 Materiales conductores

V 1

V 2

Cargas libres

GravedadGravedadCampoCampo

eléctricoeléctrico

DiferenciaDiferenciade alturasde alturas

PotencialPotencialeléctricoeléctrico

Campo Campo gravitatoriogravitatorio

CampoCampoeléctricoeléctrico

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1.5.1 Materiales conductores1.5.1 Materiales conductores1.5.1 Materiales conductores1.5.1 Materiales conductores

A l 1 3

+++ A l 1 3

+++

RED DE IONES

NUBE DE ELECTRONES

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1.5.2 Materiales aislantes1.5.2 Materiales aislantes1.5.2 Materiales aislantes1.5.2 Materiales aislantes

Electrones ligados al material:

– Enlace iónico puro

– Enlace covalente puro

– Enlace covalente heteropolar

O

16

Si

14

O

16

Ruptura ante campos eléctricos:

– Electrónica

– Iónica

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1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 Efecto resistivo

A=Área del conductor

x=longitud p=concentración de

portadores por m3

q=carga v=velocidad

Q pA x q

x v tQ pAv t q J

Q

t A

( )

( ) = p q v

+

+

+

+ q

q

q

q

x = v· t

+

+ q

+

+

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1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 Efecto resistivo1.6.1 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 E dqdx E dqdx dFdWl

0

l

0

A

IJE

I A

ll

dq AI

dq

dq

dWV

RII A

IV

19

1.6.1 Resistencia estática1.6.1 Resistencia estática1.6.1 Resistencia estática1.6.1 Resistencia estática

Si =cte R no depende de V LEY DE OHM

V

IPendiente = 1/R

R VI

Resistencia estática

Resistencia estática

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1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica

Si R=f(I) COMPORTAMIENTO NO ÓHMICO

V

I

R VI

Resistencia dinámica

Resistencia dinámica

21

1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica

V

I

I = i

V = v

IQ

V Q

I = I Q + IV = V Q + V

V

I

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1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica1.6.1 Resistencia dinámica

QIQ

VQV

I

V

i

di

v=dv

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1.6.2 Efecto capacitivo1.6.2 Efecto capacitivo1.6.2 Efecto capacitivo1.6.2 Efecto capacitivo

Capacidad eléctrica: Existe una relación de proporcionalidad entre la carga y el potencial de un cuerpo

Unidad de capacidad: faradio

d

A

V

QC 0

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1.6.3 Efecto inductivo1.6.3 Efecto inductivo1.6.3 Efecto inductivo1.6.3 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

Autoinducción / Inducción mutua

dt

dNe

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1.6.4 Potencia eléctrica1.6.4 Potencia eléctrica1.6.4 Potencia eléctrica1.6.4 Potencia eléctrica

Efecto JouleEfecto Joule

Fem (Fuerza electromotriz) Fem (Fuerza electromotriz) : Energía eléctrica proporcionada por una batería o cualquier otro aparato

VIVdt

dq

dt

dqV

dt

dWP

P VI RIV

R 2

2