Manual conciso de física

Fórmulas para secciones clave

Corriente Continua

es una corriente eléctrica que no cambia de dirección ni de magnitud con el tiempo. Las partículas cargadas se mueven en una dirección, creando un flujo de electricidad estable.

1. Conceptos Básicos y Ley de Ohm

Intensidad de Corriente:

Fórmula para la intensidad de la corriente eléctrica

I = Δ q Δ t
Explicación

I — intensidad de corriente; Δq — cantidad de carga que ha pasado por el conductor; Δt — tiempo. Caracteriza la intensidad del movimiento de carga en un circuito.

Voltaje:

Fórmula para el voltaje como una diferencia en los potenciales eléctricos

U = φ 1 - φ 2
Comentario

Diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito. Determina el trabajo realizado para mover la carga entre ellos.

Resistencia del Conductor:

Fórmula para la resistencia del conductor

R = ρ l / S
Explicación

R — resistencia; ρ — resistividad del material; l — longitud del conductor; S — área de la sección transversal. Afecta la corriente: cuanto mayor es R, más débil es la corriente a un voltaje fijo.

Ley de Ohm para una Sección del Circuito:

Fórmula para la intensidad de corriente a través del voltaje y la resistencia de una sección del circuito

I = U R
Comentario

Relación básica entre corriente, voltaje y resistencia. Se utiliza en cálculos para un circuito lineal.

Circuito Completo con FEM:

Fórmula para la intensidad de corriente en un circuito eléctrico completo con una fuente de FEM

I = ε R + r
Explicación

ε — fuerza electromotriz de la fuente; R — resistencia del circuito externo; r — resistencia interna de la fuente. La fórmula tiene en cuenta las pérdidas dentro de la fuente, importante para los cálculos de eficiencia.

2. Fuente de Corriente y Voltaje

Voltaje a Través del Circuito Externo:

Fórmula para el voltaje a través de la parte externa de un circuito eléctrico completo

U = ε I r
Explicación

ε — FEM de la fuente; I — corriente en el circuito; r — resistencia interna. Cuando se conecta una carga, la corriente causa una caída de voltaje dentro de la fuente. Cuanto mayor es r, más se desvía U de ε.

Comentario:

Una fuente de corriente es un dispositivo que convierte energía (química, mecánica, etc.) en energía eléctrica. La FEM ε caracteriza el voltaje máximo disponible sin carga. Cuando se conecta una carga, aparece la corriente I, y parte de la energía se pierde debido a la resistencia interna r. El voltaje U real en los terminales siempre es menor que ε.

3. Trabajo, Potencia y Efecto Calorífico

Trabajo de la Corriente:

Fórmula para el trabajo de la corriente eléctrica en una sección del circuito

A = I U Δ t = Δ q U
Explicación

A — trabajo realizado por la corriente eléctrica cuando la carga pasa por un conductor. Puede expresarse como el producto de la intensidad de corriente, el voltaje y el tiempo, o como la carga multiplicada por el voltaje.

Fórmulas Equivalentes para el Trabajo:

Fórmulas para el trabajo de la corriente eléctrica a través del voltaje y la resistencia, y a través de la intensidad de corriente

A = U 2 Δ t R = I 2 R Δ t
Comentario

Se utiliza al resolver problemas donde no se conocen todos los parámetros. Con resistencia y voltaje constantes, permiten encontrar rápidamente la energía disipada.

Potencia de la Corriente Eléctrica:

Fórmulas para la potencia de la corriente eléctrica a través del trabajo, el voltaje, la intensidad de corriente y la resistencia

P = A Δ t = I U = U 2 R = I 2 R
Comentario

P — potencia, caracteriza la tasa de conversión de energía. En los problemas, es importante elegir la forma correcta: por voltaje, por corriente o por resistencia.

Cantidad de Calor:

Fórmula para la cantidad de calor liberada por la corriente eléctrica en una sección del circuito

Q = I U Δ t = I 2 R Δ t
Comentario

Calor liberado en un conductor cuando la corriente pasa a través de él — como efecto térmico. La fórmula de Joule-Lenz explica cómo la energía eléctrica se convierte en calor.

4. Eficiencia de la Fuente de Corriente

Eficiencia de la Fuente:

Fórmula para la eficiencia de una fuente de corriente

η = U ε = R R + r
Explicación

η — eficiencia; ε — FEM de la fuente; U — voltaje a través del circuito externo; R — resistencia externa; r — resistencia interna. Muestra qué fracción de la energía de la fuente va a la carga y qué se pierde internamente.