Page 437 - Fisica General Burbano

450 CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA

LEY DE JOULE. En una determinada resistencia la cantidad de calor originada en ella al paso
de una corriente eléctrica, es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad. A
igualdad de intensidad, tal calor es directamente proporcional a la resistencia. En todos los
casos el calor desprendido es proporcional al tiempo que está pasando la corriente.
PROBLEMAS:11 al 36.

B) FUERZA ELECTROMOTRIZ. CIRCUITO FUNDAMENTAL
DE CORRIENTE CONTINUA
XX – 12. Fuerza electromotriz. Generadores de corriente

Al estudiar el campo electrostático veíamos que era conservativo y en consecuencia su circula-
ción a lo largo de una línea cerrada es nula:
z E electrostático ? d r =0

lo que nos indica que el trabajo total realizado por el campo electrostático sobre un portador de
carga que describe un circuito (línea cerrada) es cero. Sabemos que a un circuito están conectados
aparatos tales como las resistencias que producen energía calorífica (efecto Joule) y motores capa-
ces de producir energía mecánica; en definitiva podemos decir que parte de la energía del circuito
sale al exterior. Consecuencia de esto es que el campo eléctrico, causa del movimiento de las car-
gas libres en el interior del circuito no es solamente electrostático o lo que es lo mismo, que para
que se produzca el movimiento de las cargas en los conductores que forman el circuito es necesa-
rio que sobre ellas actúen fuerzas de origen no electrostático (ej. mecánicas, químicas, etc.). Lla-
mando CAMPO EFECTIVO al campo total causante de estas fuerzas y por tanto del movimiento de las
cargas en el interior de los conductores que forman el circuito, deducimos que su circulación a lo
largo del circuito es no nula, al valor que toma le llamamos FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM):
z

e = E ? d r
ef
Estudiemos el caso de los generadores de corriente. Supongamos que entre los puntos A y B
(Fig. XX-13) de un conductor se establece una diferencia de potencial; el conductor deja de ser
«equipotencial» por lo que en su interior se crea un campo electrostático, y sobre los portadores de
carga libres del conductor actuará una fuerza que los pondrá en movimiento hasta que se anule el
Fig. XX-13.– Si entre los extremos A campo en su interior y por consiguiente se convierta todo el conductor en equipotencial.
y B de un conductor establecemos Algo parecido ocurre cuando se tienen dos depósitos de agua a distinto nivel conectados me-
una diferencia de potencial, transcu- diante un tubo con una llave; el agua de ambos depósitos se encuentra a distinto potencial gravi-
rrido un tiempo determinado se trans- tatorio, de manera que si abrimos la llave circula el agua por el tubo hasta que se establece el equi-
forma en equipotencial. MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
librio y, una vez alcanzado éste, cesa el flujo de agua por el tubo. Si deseamos tener un flujo de
agua continuo por el tubo, será preciso «bombear» agua del depósito A al B con un motor M (Fig.
XX-14) para lo cual es preciso comunicar una energía que produzca un trabajo contra el campo
gravitatorio.
Algo semejante ocurre si deseamos mantener constante la diferencia de potencial entre los
puntos A y B del circuito de la Fig. XX-15, es necesario «bombear» cargas positivas de las zonas de
menor potencial a las de mayor potencial, venciendo por tanto al campo electrostático o lo que es
lo mismo a las fuerzas electrostáticas. Para realizar este «bombeo» hay que realizar un trabajo a
costa de energía exterior, bien sea mecánica (salto de agua), calorífica (centrales térmicas) o quími-
ca (pilas), etc. Este papel es el que corresponde al que hemos llamado GENERADOR DE CORRIENTE.
Deducimos de todo lo anteriormente dicho que FEM es el trabajo necesario para el transporte
de la unidad de carga positiva del polo negativo (menor potencial) al positivo (mayor potencial)
por el interior del generador.
Fig. XX-14.– Símil hidrodinámico.
U
e = Þ U = eq
q
como q =It podemos escribir: U =e I t (9)

esta energía, se transforma, en parte, en calor en el interior del generador; el resto aumenta la
energía potencial de la carga, a la que se ha elevado su potencial; tal energía «acumulada» es la
Fig. XX-15.– Para mantener cons- que causa la circulación de la carga por la parte externa del circuito y se transforma en calor y en
tante la diferencia de potencial, será toda forma de energía que se produzca en los aparatos eléctricos conectados en el circuito.
necesario «bombear» cargas positivas
de las zonas de menor potencial a las La unidad de fuerza electromotriz en el SI, la obtendremos, haciendo U =1 julio y q =1 cu-
de mayor. lombio: