Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Corriente y Resistencia


En circuitos eléctricos, es esencial entender los conceptos de corriente y resistencia para comprender cómo fluye la corriente eléctrica y cómo interactúan varios componentes dentro del circuito. Estos conceptos forman la base del conocimiento en el electromagnetismo, una rama importante de la física. Esta lección discutirá la corriente y la resistencia en profundidad, explicando su significado, relación, importancia y aplicaciones en el mundo real utilizando ejemplos visuales y textuales.

¿Qué es la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica, a menudo llamada simplemente corriente, es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor. Esta carga suele ser transportada por electrones en movimiento en un cable. La unidad de corriente eléctrica es el amperio (A), que indica la cantidad de carga que pasa por un punto en un circuito por unidad de tiempo.

Fórmula de la corriente eléctrica:

I = Q/t

Dónde:

  • I es la corriente en amperios (A)
  • Q es la carga en coulombios (C)
  • t es el tiempo en segundos (s)

Visualizar una corriente eléctrica

Considere una analogía simple para el flujo de agua en una tubería. Imagine los electrones como moléculas de agua. La corriente eléctrica es similar al flujo de agua a través de una tubería. Si la velocidad de flujo es alta, se equivale a una corriente alta. Visualicemos esto:

En la figura anterior, la línea azul representa el cable, y el círculo giratorio representa el electrón. A medida que el electrón se mueve, muestra el flujo de corriente eléctrica.

¿Qué es la resistencia eléctrica?

La resistencia es una medida de cuánto un material se opone al flujo de corriente eléctrica. Retarda el movimiento de las cargas libres, al igual que la fricción. La unidad de resistencia es el ohmio (Ω).

Fórmula de la resistencia:

R = V/I

Dónde:

  • R es la resistencia en ohmios (Ω)
  • V es la tensión en el conductor en voltios (V)
  • I es la corriente que fluye a través del conductor en amperios (A)

Visualizar la resistencia eléctrica

Usando nuestra analogía de flujo de agua, la resistencia se puede comparar con una sección estrecha de una tubería que restringe el flujo de agua. Imagine si la tubería tiene una obstrucción o estrechamiento en algún punto, lo que ralentiza el flujo. Aquí hay una representación visual:

La porción gris representa un aumento de resistencia, donde la velocidad del flujo disminuye, similar a cómo el agua se ralentiza cuando encuentra un estrechamiento en una tubería.

La ley de Ohm

La ley de Ohm es una relación fundamental entre la corriente, el voltaje y la resistencia en un circuito eléctrico. Se puede usar para calcular cómo cualquiera de estos parámetros afecta a los demás. Se da como:

V = I * R

Esta fórmula muestra que la tensión (V) a través de un resistor es igual al producto de la corriente (I) que fluye a través de él y su resistencia (R).

La ley de Ohm ayuda a predecir cómo los cambios en la resistencia o el voltaje afectarán la corriente dentro de un circuito, lo que la convierte en una herramienta importante para ingenieros y físicos.

Ejemplo de la ley de Ohm

Considere un circuito con una batería de 9 voltios y una resistencia de 3 ohmios. Podemos encontrar la corriente que fluye a través del resistor usando la ley de Ohm.

I = V/R

 I = 9V / 3Ω = 3A

Por lo tanto, la corriente que fluye en el circuito es de 3 amperios.

Obstrucciones Batería de 9V

En el ejemplo anterior, los dos círculos rojos representan los electrones que se mueven a través del circuito, indicando el flujo de corriente dentro del conductor, y el resistor experimenta oposición según su resistencia.

Factores que afectan la resistencia

Hay muchos factores que afectan la resistencia, incluyendo:

  • Materiales: Diferentes materiales tienen diferentes resistividades. Por ejemplo, los metales suelen tener baja resistencia debido a sus electrones libres, mientras que los aislantes como el caucho tienen alta resistencia.
  • Longitud: Los cables más largos tienen más resistencia que los cables más cortos, porque los electrones enfrentan más oposición a medida que fluyen a través del material.
  • Área de sección transversal: Un conductor más ancho tiene menos resistencia porque más electrones pueden fluir a través de él a la vez, lo que equivale a una autopista más amplia que permite pasar a más coches.
  • Temperatura: Las temperaturas más altas aumentan la resistencia en la mayoría de los conductores porque los átomos vibran más rápidamente, impidiendo el flujo de electrones.
cable delgado cable grueso

La figura anterior muestra dos cables: un cable delgado y un cable grueso. El cable más grueso naturalmente permite que más electrones fluyan debido a su mayor área de sección transversal, lo que hace que tenga una resistencia menor que el cable más delgado.

Análisis de circuito simple usando la ley de Ohm

Consideremos un ejemplo de análisis de circuito simple calculando corriente, tensión o resistencia según sea necesario usando la ley de Ohm. Supongamos que tenemos un circuito en el que una bombilla está conectada a una batería de 12V y la resistencia de la bombilla es de 6 ohmios.

Para el presente:

I = V/R = 12V / 6Ω = 2A

Aquí, la corriente que fluye en el circuito es de 2 amperios.

Diagrama de circuito visual

bombilla de 6Ω Batería de 12V

En esta vista, la bombilla se muestra como la carga en el circuito, y la corriente fluye continuamente, determinada por el voltaje de la batería y la resistencia de la bombilla.

Aplicaciones de Corriente y Resistencia

Cableado doméstico: Los sistemas de cableado doméstico están diseñados de manera intrincada para equilibrar corriente y resistencia, asegurando una distribución segura de la energía. Por ejemplo, se seleccionan cables según su capacidad para transportar corriente sin sobrecalentarse.

Dispositivos electrónicos: Los teléfonos inteligentes, computadoras y otros dispositivos electrónicos dependen de placas de circuitos con resistencia cuidadosamente calibrada para garantizar que sus componentes funcionen de manera óptima.

Elementos calefactores: Aparatos como tostadoras y estufas eléctricas usan cables o cintas de alta resistencia para producir calor cuando se les pasa una corriente eléctrica.

Conclusión

Comprender la corriente y la resistencia es primordial para realizar de manera eficiente y segura las operaciones deseadas usando electricidad. Analizar circuitos usando principios fundamentales como la ley de Ohm nos ayuda a predecir y manipular el comportamiento eléctrico a nuestro favor. La interacción entre varios parámetros como voltaje, corriente y resistencia desvela las sutilezas de la electrónica, haciendo de la corriente y la resistencia temas fundamentales en el estudio del electromagnetismo y la física.


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