Physics Electrodinamica

Electrodinámica

Corriente eléctrica

• Intensidad: I = dQ/dt (A = C/s = Amperio)
• Densidad de corriente: J = I/A (A/m²)
• Velocidad de deriva: v_d = I/(n·e·A) (típica: mm/s)
• Sentido convencional: de + a -. Sentido real de electrones: de - a +

Ley de Ohm

• V = IR
• R = resistividad·L/A = ρL/A
• ρ = resistividad (Ω·m). Aislantes: ρ alto. Conductores: ρ bajo.
• Resistividad del cobre: ρ_Cu ≈ 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m (a 20°C)
• Dependencia con T: ρ = ρ₀[1 + α(T - T₀)]

Resistencias

Asociación en serie

• R_eq = R₁ + R₂ + ... + Rₙ
• Misma corriente por todas
• Misma corriente I

Asociación en paralelo

• 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rₙ
• Misma tensión en todas
• Para dos: R_eq = R₁R₂/(R₁ + R₂)

Potencia eléctrica

• P = IV = I²R = V²/R (W)
• Energía: E = Pt (J)
• 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J

Leyes de Kirchhoff

1ª Ley (nodos)

ΣI_entrante = ΣI_saliente (conservación de carga) ΣI = 0 (convención: entrante +, saliente -)

2ª Ley (mallas)

ΣV = 0 en cualquier malla cerrada (conservación de energía) ΣΔV = Σfem

Medidores

• Voltímetro: en paralelo, R → ∞ (ideal)
• Amperímetro: en serie, R → 0 (ideal)
• Ohmímetro: mide R directamente

Circuitos RC

Carga de un condensador

• Q(t) = Q₀(1 - e^(-t/RC))
• V_c(t) = V₀(1 - e^(-t/RC))
• I(t) = I₀·e^(-t/RC)

Descarga de un condensador

• Q(t) = Q₀·e^(-t/RC)
• V_c(t) = V₀·e^(-t/RC)
• I(t) = -I₀·e^(-t/RC)

Constante de tiempo

• τ = RC (segundos)
• A t = τ: Q = 0,632·Q₀ (carga) o Q = 0,368·Q₀ (descarga)
• A t = 5τ: carga/descarga ≈ completa (> 99%)

Circuitos CC vs CA

Corriente continua (CC/DC)

• V e I constantes en el tiempo
• Análisis con Ohm y Kirchhoff directamente

Corriente alterna (CA/AC)

• V(t) = V₀sen(ωt), I(t) = I₀sen(ωt + φ)
• Valores eficaces (RMS): V_eff = V₀/√2, I_eff = I₀/√2
• Potencia media: P = V_eff · I_eff · cos(φ)
• cos(φ) = factor de potencia

Errores comunes / Pitfalls

• Ohm: V = IR. Si R = 0 (cortocircuito), V = 0. Si R → ∞ (circuito abierto), I = 0
• Serie vs paralelo: en serie la corriente es la misma; en paralelo el voltaje es el mismo
• Voltímetro: siempre en paralelo. Si se conecta en serie, mide todo el voltaje (R muy alta)
• Amperímetro: siempre en serie. Si se conecta en paralelo, se quema (R muy baja)
• RC: τ = RC. A mayor R o C, más lento carga/descarga
• Potencia: P = I²R (siempre positiva en resistores). Un resistor SIEMPRE disipa potencia

Verificación

• Kirchhoff 1ª: sumar corrientes en un nodo = 0
• Kirchhoff 2ª: recorrer una malla, suma de voltajes = 0
• Resistencias: en serie R_eq > R_mayor. En paralelo R_eq < R_menor
• Potencia: P = IV. Verificar unidades (W)
• RC: τ = RC. Verificar unidades (Ω·F = s)