Ing. Electrónica

Materia:Circuitos II

Tarea:Investigación de conceptos

Hora:13-15 Aula: 15A

Días:Lunes, Miércoles, Jueves

1 Explique ¿Qué es el voltaje? y su forma de medirlo

De acuerdo con David Irwin el voltaje es la diferencia en el nivel de energía de una carga unitaria localizada en cada uno de los dos puntos de un circuito y su forma de medirlo es el volt (V) que también es ¡joule por coulomb = 1 newton metro por coulomb.

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku nos dice, que la tensión Vab entre dos puntos a y b en un circuito eléctrico, es la energía o trabajo necesarios para mover una carga unitaria desde el punto a al punto b, la tensión o voltaje se mide simplemente en volts (V) en honor al físico italiano Alessandro Antonio Volta, también el volt puede ser, 1 joule/coulomb ó 1 newton-metro/coulomb

La página ArtinaidEl voltaje o la diferencia de potencial eléctrico es la comparación de la energía que experimenta una carga entre dos puntos, el voltaje se calcula en función de la energía total requerida para desplazar la carga eléctrica a través de un conductor, para medir el voltaje se usa un voltímetroo el osciloscopio dándonos valores en volts (V)

2 Explique ¿qué es la corriente? Y su forma de medirla

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku el movimiento de cargas positivas y negativas provoca una corriente eléctrica lo cual nos lleva a que la corriente es la velocidad de cambio de la carga respecto al tiempo, la corriente se mide en amperes. 1 Ampere = 1 coulomb/segundo

El autor David Irwin nos dice que para saber qué es la corriente se debe de conocer primero la carga para así determinar con su movimiento en el tiempo la corriente eléctrica pues la corriente eléctrica queda definida como la razón de cambio de la carga en el tiempo al moverse por una trayectoria cerrada quedando de esta manera

i (t )=dq (t)dt

expresándose en Amperes los cuales equivalen a

coulomb/segundo

La página hyperphysics dice que la corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por un punto específico en un circuito eléctrico, la cual se mide en coulomb/segundo dando como resultado Amperio.

3 Explique ¿qué es la potencia? y su forma de medirla

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku la potencia relaciona a la tensión y a la corriente para definirla como la variación con respecto al tiempo del gasto o absorción de energía la cual es medida en Watts .

El autor David Irwin establece que la potencia es la razón de cambio con el tiempo de la energía o la potencia medida en joules por segundo o watts (W) el cambio de energía entre t1 y t2 también es una manera de definir a la potencia

La página web areatecnología nos dice que potencia es la relación del paso de energía de un flujo por unidad de tiempo o la energía absorbida o entregada por un receptor en un tiempo determinado ésta se mide en watts (w)

4 explique ¿Qué es un fasor ? y sus operaciones básicas

De acuerdo con el autor David Irwin un faso es representar algo que está en el dominio del tiempo representándolo únicamente con la magnitud y la fase, haciendo que la frecuencia quede implícita en esta forma, las operaciones básicas de los fasores son la suma la resta la multiplicación la división el inverso la raíz cuadrada y el conjugado complejo.

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku un faso es un número complejo que representa la amplitud y la fase de un senoide, y se pueden representar de manera rectangular, polar o exponencial. Las operaciones básicas de los fasores son la suma la resta la multiplicación la división el inverso la raíz cuadrada y el conjugado complejo.

La página de la CEAC nos dice que un fasor es una representación en el plano complejo de la magnitud y fase de la señal en el tiempo asociada al fasor. Como este representa una condición de inicio no depende del tiempo. Las operaciones básicas de los fasores son la suma la resta la multiplicación la división el inverso la raíz cuadrada y el conjugado complejo.

5 Explique ¿cómo se traslada el fasor de forma polar a cartesiana y viceversa?

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku para pasar un fasor de forma polar a cartesiana nos da un par de fórmulas que nos

representan su relación siendo las siguientes r=√x2+ y2 ,∅=tan−1 yx

si se

conoce r y ∅ o también pueden ser x=r cos∅ , y=r sen∅

De acuerdo con el autor David Irwinpara trasladar un fasor de polar a cartesiano y viceversa se emplean las fórmulas que los relacionan de la siguiente manera

Z=√R2+X2 ,∅ z=tan−1 XR

Y R=Z cos∅ z , X=z sen∅ z

De acuerdo con la página de física practica para convertir un fasor en forma polar a forma rectangular lo calculamos como la hipotenusa de un triángulo quedando como el arco tangente del cateto opuesto sobre el

cateto adyacente r=√a2+b2 ,∅=tan−1 ba

Y para convertir de forma polar a cartesiana de emplea a=r cos∅ , b=r sen∅

6 Explique la diferencia entre voltaje y corriente alterna y continua

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku la diferencia entre voltaje y corriente es que el voltaje es la tensión necesaria para mover una carga de un punto a otro mientas que la corriente es la cantidad de carga que pasan por un punto por unidad de tiempo, y la diferencia entre corriente alterna y continua es que la

corriente continua se mantiene constante en el tiempo y la corriente alterna varia senoidalmente con el tiempo

De acuerdo con el autor David Irwin existen dos tipos principales y diferentes de corriente que es la corriente alterna y la corriente continua las cuales tienen la gran diferencia de que la corriente continua como su nombre lo dice permanece continua al pasar el tiempo mientas que la corriente alterna varía en el tiempo de manea senoidal, la diferencia entre corriente y voltaje es que el voltaje es la diferencia de energía de la carga entre dos puntos siendo el voltaje la energía que potencialmente tiene la carga entre esos dos puntos mientras que la corriente es el movimiento o razón de cambio de esa carga o cargas que pasan por una trayectoria cerrada.

De acuerdo con la página inspección.com la corriente es el flujo o cantidad de electrones que circulan por un conductor por unidad de tiempo mientras que el voltaje o tensión mientras que el voltaje o tensión es la cantidad de energía que se necesita para mover a un electrón de un punto A hacia un punto B, la diferencia entre corriente alterna y directa es que la corriente alterna cambia en el tiempo y la corriente directa se mantiene constante mientras pasa el tiempo.

7 Explique los parámetros de una onda senoidal

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku considerando la onda senoidal como:

v (t )=V m sinωtSe entiende que: V m=¿es la amplitud de la senoideω=¿es la frecuencia angular en radianes/segundo ωt=¿como el argumento de la senoide

La senoide se repite cada T segundos y a este T se le llama periodo de la senoide siento T:

T=2πω

De acuerdo con el autor David Irwin considera a la onda seno de la manera siguiente,

x (ωt )=Xm sinωtDonde x (ωt )puede representar a v (t ) o i (t ), X m es la amplitud o valor máximo, ωes la frecuencia en radianes o frecuencia angular y ωtes el argumento de la función seno, la condición de que la función se repite cada 2π radián se describe matemáticamente como:

x [ω ( t+T ) ]=x (ωt )

De acuerdo con la página apuntescientídicos.com la onda senoidal tiene los siguientes parámetros característicos:

a (t )=A0sin ¿Donde

A0=¿es la amplitud expresada en las unidades que correspondan a la funciónω=¿a la pulsación en radianes/segundot=¿al tiempo expresado en segundos β=¿el ángulo de fase inicial en radianes

8 Explique que es el valor medio de una onda senoidal y su cálculo

De acuerdo con el autor José Gómez Campomanes nos dice que como el valor medio en las funciones periódicas es cero se considera el valor medio de un semiciclo lo que permite establecer un factor de forma característica de esta onda quedando que el valor medio de una onda senoidal de periodo T es el promedio integral en un semiperiodo quedando:

Em=1T /2 ∫0

T /2

e dt= 1T /2∫0

T /2

E0 sinωtdt

En donde:

Em=2 E0π

=0,636E0

El autor Antonio Hermosa Dónate utiliza el concepto de tensión media de una onda senoidal para explicar cómo se obtiene el valor medio de dicha onda, se basa en la media aritmética de todos los valores instantáneos de tensión que se dan en el intervalo considerado de la onda, como la onda es simétrica con respecto al eje del tiempo la media va a resultar en cero en cambio si consideramos una tensión continua pulsatoria usamos la fórmula siguiente tomando en cuenta solamente los ciclos positivos

V m=2V pπ

La expresión anterior se obtiene basándose en el cálculo integral y dado que π=3.1416 podemos expresarla entonces:

V m=2V Pπ≈0,636V p

La página de uco.com nos dice que el valor medio de una señal periódica es la media algebraica de los valores instantáneos durante el periodo:

Y med=1T∫0

T

y (t )dt

9 Explique que es el valor eficaz de una onda senoidal y su cálculo

Antonio Hermosa Dónate nos explica el valor eficaz de una onda senoidal usando el concepto de tensión eficaz y nos dice que es la raíz cuadrada de la media de todos los valores instantáneos elevados al cuadrado, de ahí la nomenclatura de valor RMS ( root mean square)

V p√2≈0.707

José Gómez Campomanes nos dice que el valor eficaz de una onda senoidal es la raíz cuadrada del valor medio del cuadrado de la función senoidal de un periodo

E=√ 1T∫0T

E0 sin2ωt dt=

E0√2

=0,707 E0

La función senoidal suele escribirse de la manera siguiente:

e=√2 E sinωt

La página de uco.com nos dice que el valor eficaz es la media cuadrática de los valores instantáneos durante un periodo completo

Y ef=√ 1T ∫0T

[ y (t )]2dt

10 Explique los valores medio y eficaz de la potencia eléctrica

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku la potencia promedio en Watts (W) es el promedio de la potencia instantánea a lo largo de un periodo, la cuál queda expresada de la siguiente manera

P= 1T∫0

T

p ( t )dt

Y el valor eficaz de la potencia se obtiene al sustituir los valores en la siguiente fórmula:

X RMS=√ 1T∫0T

x2dt

El autor David Irwin nos dice que el valor medio de la potencia es la integral de la función sobre un periodo completo dividido entre el periodo siendo la potencia promedio

P= 1T ∫

t 0

t0+T

p ( t )dt

De igual manera el valor eficaz de la potencia se puede obtener con la fórmula

Y ef=√ 1T ∫0T

[ y (t )]2dt

La página de circuitos lineales nos dice que el valor medio de la potencia es:

P= 1T∫0

T

p ( t )dt

Mientras que el valor eficaz nos lo define mediante la fórmula siguiente

V ef=√ 1T ∫0T

[v ( t )]2dt

11 Explique ¿Qué es la potencia instantánea de CA?

El autor David Irwin nos explica la potencia instantánea como el producto del voltaje instantáneo en sus extremos y la corriente instantánea a través de un dispositiv, considerando a la potencia instantánea como

p (t )=V m Im2

¿

De acuerdo con Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku la potencia instantánea es la potencia en watts (W) en cualquier instante seleccionado el cual es el producto de la tensión instantánea v(t) en las terminales de un elemento y la corriente instantánea i(t) a través de el siendo la potencia instantánea

p (t )=v ( t )i (t )

Desarrollando la ecuación

p (t )=12V m Imcos (θv−θi )+¿ 1

2V m Imcos (2ωt+θv+θi )¿

La página hyperphysics.phy-astr.gsu.edu nos dice que la potencia instantánea en un circuito AC está dada por P=VI donde V e I son los voltajes y corrientes instantáneos, teniendo como la expresión para obtener la potencia en cualquier momento como:

Pinst=V m Imsinωt sin(ωt−∅ )

12 Explique qué es el factor de potencia

Charles K. Alexander | Matthew n. O. Sadiku nos dicen que el factor de potencia es el coseno de la diferencia de fase entre tensión y la corriente, también es igual al coseno de la impedancia de carga:

fp=PS=cos (θv−θi )

El autor David Irwin nos define el factor de potencia como:

fp= PV rms Irms

=cos (θv−θi )

Quedando el factor de potencia como la relación entre la potencia promedio y la potencia aparente representándonos asíun ángulo que se llama comúnmente como ángulo de factor de potencia que representa el adelanto o atraso de la fase de la corriente con respecto al voltaje

La página tuveras.com nos define al factor de potencia como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente siendo:

fdp=PS

El factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo

13 Explique los métodos para corrección del factor de potencia

Charles K. Alexander | Matthew N. O. Sadiku nos dice que el proceso de incrementar el factor de potencia sin alterar la corriente o la tensión de la carga original se llama corrección del factor de potencia, en el caso de ser necesaria una capacitancia en derivación se determina por:

C=Qc

ωV 2rms=P ¿¿

Si en cambio se necesita una inductancia en derivación se calcula mediante:

L=V 2rmsωQl

Jael Méndez Serranonos dice que la corrección de factor de potencia es el hecho de transportar una energía mayor a la que realmente se consume mediante la distribución de unidades capacitivas y hay 4 maneras principales de hacerlo, compensación individual de motores, compensación por grupo de cargas, compensación centralizada y compensación combinada; la compensación individual se logra asignando a cada consumidor de carga inductiva un capacitor que suministre carga reactiva para su compensación, la compensación en grupo es lo mismo que la individual pero asignada a un grupo de consumidores de carga inductiva conectados simultáneamente y de manera constante, la compensación central con banco automático es asignar una serie de bancos que entregan carga inductiva dependiendo de la demanda de los equipos consumidores.

La página de ABB nos dice que la corrección del factor de potencia es proporcionar localmente potencia reactiva para compensar la demanda de consumo de potencia activa, las medidas que se pueden tomar para corregir un factor de potencia bajo son alternadores síncronos, compensadores sincrónicos, compensadores estáticos, baterías de condensadores estáticos

14 Explique ¿Qué es la potencia compleja? Y su forma de calcularla

Charles K. Alexander | Matthew N. O. Sadiku nos dice que la potencia compleja S en (VA) es el producto del fasor de la tensión rms y el conjugado complejo del fasor de la corriente rms aunque también es la suma compleja de la potencia real P y la potencia reactiva Q :

S=V rms I rms=V rms I rms ⌊θv−θi ¿¿

El autor David Irwin nos define la potencia compleja como el producto V rms I rms, y puede quedar también expresada de la siguiente manera:

S=I 2Z=I 2R+ j I2 X

La página de la universidad de Colombia nos dice que la potencia compleja se define en relación a un voltaje senoidal general existente en dos terminales y una corriente senoidal general que entra a una de las terminales definiendo la potencia compleja como:

S=V rms I rms=V rms I rmsej (ω−φ)

15 Explique ¿Qué es la máxima transferencia de potencia?

Charles K. Alexander | Matthew N. O. Sadiku nos dice que se tiene la máxima transferencia de potencia promedio cuando la impedancia de carga Zl es igual al conjugado de la impedancia compleja de Thevenin Z th quedando como

Pmax=¿V th2∨ ¿8 R th

¿

El autor David Irwin nos define a la transferencia de potencia promedio máxima como que es el momento en el que la impedancia para dicha carga es igual al conjugado complejo de la impedancia de Thevenin que representa al resto de la red

Pmax=¿V oc2∨ ¿8R th

¿

La página gemini.udistrital.edu.co dice que el teorema de máxima transferencia de potencia establece que la potencia máxima entregada por una fuente representada por su circuito equivalente de Thevenin se alcanza cuando la carga R c=R L=R TH