LOS electrodinámica es la rama de la física que estudia la cargas eléctricas en movimiento. Los principales conceptos estudiados en esta área son corriente eléctrica (i), resistencia eléctrica (R) y potencia eléctrica (P).
LOS corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas y está determinado por la cantidad de carga (ΔQ) que pasa en un tiempo dado (Δt). Su unidad de medida es el amperio (A).
LOS resistencia electrica se encuentra a través de la 1ª y 2ª Ley de Ohm, que relacionan la resistencia al voltaje (U) y la corriente (i), así como la resistencia al tipo de material del que está hecho el conductor. Su unidad de medida es el ohmio (Ω).
LOS energia electrica es la eficiencia del dispositivo para transformar energía, en este caso energía eléctrica. Su unidad de medida es el vatio (w).
Lea también: Leyes de Ohm: leyes fundamentales para el estudio de la electricidad
Resumen
- Los estudios de electrodinámica se cargan en movimiento.
- Los tres conceptos principales de la electrodinámica son: corriente eléctrica, resistencia eléctrica y energía eléctrica.
- La corriente eléctrica (i) es la cantidad de carga que pasa a través de un conductor en un tiempo determinado.
- La resistencia eléctrica es la dificultad de pasar corriente en un conductor.
- La resistencia eléctrica obedece a la 1ª y 2ª Ley de Ohm, formulada por Georg Simon Ohm.
- La primera ley de ohmios relaciona el voltaje (U) con la corriente eléctrica (i).
- Si la resistencia de un conductor es constante, llamamos a esta resistencia óhmica.
- La segunda ley de ohmios relaciona la resistencia eléctrica con el tipo y la forma del material del que está hecho el conductor.
- La energía eléctrica es la eficiencia de transformar la energía y se puede encontrar a través del voltaje y la corriente de un dispositivo.
¿Qué es la electrodinámica?
Es una subárea de la Física que se encuentra dentro ylectricidad. LOS preocupación en esta área es estudiar el movimiento de cargos electricos. Por tanto, el estudio de la electrodinámica consiste en comprender y aplicar la corriente eléctrica, la resistencia eléctrica y la potencia eléctrica.
Conceptos principales de electrodinámica
La electrodinámica se ocupa de comprender los efectos de las cargas en movimiento. Así, sus principales conceptos son: corriente eléctrica, resistencia eléctrica y potencia eléctrica.
Corriente eléctrica
LOS corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas eléctricas dentro de un conductor debido a una diferencia de potencial (ddp). La intensidad de la corriente (i) se calcula por la cantidad de cargas (ΔQ) que pasan por el conductor en un tiempo determinado (Δt):
i: corriente eléctrica (C / so A)
Q: carga eléctrica (C)
t: tiempo (s)
→ Clase de video: Electrodinámica en Enem - corriente eléctrica
Resistencia electrica
LOS rresistencia yeléctricoes la dificultad para pasar la corriente eléctrica. Obedece la 1ª y 2ª ley de Ohm (leyes formuladas por Georg Simon Ohm sobre el funcionamiento de la resistencia eléctrica).
→ 1a ley de Ohm
LOS1ra ley de ohmios determina que la corriente eléctrica (i) es proporcional a la tensión (U) a la que está sometido el conductor. Y si esta relación es constante, es decir, si la resistencia eléctrica (R) es constante, a estas resistencias las llamamos ohmios.
i: corriente eléctrica (A)
R: resistencia eléctrica (Ω)
U: voltaje (V)
→ 2da ley de ohmios
LOSSegunda ley de Ohmdetermina que la resistencia eléctrica es una característica del cuerpo y depende de la forma (longitud y área) y del material del que está hecho el cuerpo, el resistividad (ρ). La segunda ley de Ohm relaciona estas dos características.
L: longitud del conductor (L)
R: resistencia eléctrica (Ω)
A: área del conductor (m2)
ρ: resistividad (Ω. METRO2)
→ Videoclase: Electrodinámica en Enem - resistencia eléctrica y leyes de Ohm
Energia electrica
La potencia es la eficiencia del equipo en la transformación de energía, es decir, la rapidez con la que el dispositivo puede transformar una energía (ΔE) en otra. Se mide en vatios (W).
En el caso de la energía eléctrica, tenemos la eficiencia para transformar la energía eléctrica en otras energías, como térmico, luminoso y sonoro.
P: energía eléctrica (A.V o W)
i: corriente eléctrica (A)
U: voltaje (V)
Para encontrar energía eléctrica en resistencias, podemos modificar esta primera ecuación de potencia eléctrica junto con la ecuación de resistencia eléctrica. Aislando el voltaje (U), en la ecuación de resistencia eléctrica, tenemos:
Sustituyendo la U en la ecuación de energía eléctrica, tenemos:
Y aún podemos encontrar otra ecuación aislando la corriente (i) en la ecuación de resistencia eléctrica y sustituyéndola en la ecuación de potencia eléctrica:
Lea también: Circuitos eléctricos: conexiones que permiten la circulación de corriente eléctrica.
Electrodinámica en Enem
La electrodinámica se puede encontrar fácilmente en la vida cotidiana en cualquier dispositivo eléctrico que usemos. Entonces esto es una de las asignaturas más demandadas, en Física, en Enem.
Teniendo esto en cuenta, los temas que involucran circuitos, como la ducha eléctrica y las bombillas, que involucran la transformación de energía, entre otros, son temas de análisis electrodinámico. Veamos un ejemplo a continuación.
(Enem 2016) Una lámpara LED (diodo emisor de luz), que funciona con 12V y corriente continua de 0,45 A, produce la misma cantidad de luz que una lámpara incandescente con una potencia de 60 W.
¿Cuál es el valor de la reducción del consumo de energía al reemplazar la lámpara incandescente por la LED?
Resolución
Usando la ecuación de potencia y colocando la información en el enunciado, tenemos:
Como el ejercicio pide reducción de potencia, tenemos que la potencia de la lámpara incandescente era de 60 W, y la del LED, de 5,4 W. Restando uno por otro, tenemos una reducción de 54,6 W.
Ejercicios resueltos de electrodinámica
1. (Enem 2017) La capacidad de una batería con acumuladores, como la que se utiliza en el sistema eléctrico de un automóvil, se especifica en amperios hora (Ah). Una batería de 12V, 100Ah proporciona 12J por cada culombio de carga que fluye a través de ella.
Si un generador, con una resistencia interna insignificante, que proporciona una potencia eléctrica media igual a 600 W, conectado a los terminales de la batería descritos, ¿cuánto tiempo tomaría recargarla? ¿completamente?
a) 0,5 h
b) 2 h
c) 12 h
d) 50 h
e) 100 h
Resolución
Alternativa B.
Para saber el tiempo, necesitamos calcular la cantidad de energía total cuando se completa la carga, es decir, cuando la cantidad de carga Q es igual a 100A.h. Como la carga normalmente se ve en culombio, transformemos la unidad de la medida. Como en una hora, tenemos 3600 segundos, podemos multiplicar los 100 A.h por 3600 segundos, dejándonos con 360000 C.
Si 1 C proporciona 12 J de energía, por regla de Tres, 360000 C proporcionan 432000 J:
Usando la ecuación de potencia y aislando el tiempo (t):
Al convertir los segundos en horas, tenemos 7200 segundos = 2 horas.
2. (Enem 2016) Un electricista debe instalar una ducha de 220V - 4400W a 6800W. Para la instalación de duchas, se recomienda una red adecuada, con alambres de diámetro adecuado y un disyuntor dimensionado para potencia y corriente eléctrica, provisto con un margen de tolerancia estrecho del 10%. Los disyuntores son dispositivos de seguridad que se utilizan para proteger las instalaciones eléctricas de cortocircuitos y sobrecargas eléctricas y debe ser desarmado siempre que exista un paso de corriente eléctrica mayor que la permitida en el dispositivo.
Para realizar una instalación segura de esta ducha, el valor de la corriente máxima del interruptor automático debe ser:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Resolución
Alternativa D.
Para encontrar la corriente máxima que puede fluir a través del disyuntor, necesitamos usar el valor de potencia máxima (6800W) en la ecuación de potencia eléctrica:
Pero la declaración establece que el disyuntor predice un 10% más de corriente, por lo que para calcular esta diferencia:
Sumando los dos, tenemos un valor aproximado de 33 A.
por Gabriela de Oliveira
Profesor de física