Corriente Alterna

44
1 animaci ón Cuando veas este icono púlsalo para observar una animación que aparecerá en tu explorador video Cuando veas este icono púlsalo para observar una vídeo que aparecerá en tu explorador Circuitos de corriente Alterna.

description

Material de exposición física Universitaria

Transcript of Corriente Alterna

  • *Cuando veas este icono plsalo para observar una animacin que aparecer en tu exploradorCuando veas este icono plsalo para observar una vdeo que aparecer en tu exploradorCircuitos de corriente Alterna.

  • *Generador. Produccin de Corriente alterna. Si hacemos girar una espira en el interior de un campo magntico (B), aproximadamente uniforme se inducir en ella una fuerza electromotriz y por tanto una corriente elctrica.

    Esta corriente est cambiando continuamente en el tiempo.

    La corriente cambia en magnitud y signo.

    Animacion1Este principio es utilizado en el generador electromagntico para producir corriente alterna.

    Es un ejemplo clsico de transformacin de energa mecnica (del movimiento) en energa elctrica

  • *Generador. Produccin de Corriente alterna.

    s el rea de la espira el ngulo entre B y la direccin normal de la espira. vara de 0 a 360 .

    Expresando el ngulo girado en funcin de la velocidad angular de giro

    t representa el ngulo girado en radianes, la velocidad angular en rad/s.

    Si hacemos girar una espira en el interior de un campo magntico (B), aproximadamente uniforme. El flujo magntico que la atraviesa ser:

  • *Generador. Produccin de Corriente alterna. Expresando el ngulo girado en funcin de la velocidad angular de giro

    t representa el ngulo girado en radianes, la velocidad angular en rad/s.

    Por lo tanto en la espira se inducir una fuerza electromotriz de valor:

    Si la bobina tiene N espiras:

  • *Generador. Produccin de Corriente alterna. Si mantenemos constante la induccin del campo y la velocidad de giro, sindolo tambin el nmero de espiras y el rea de las mismas, tendremos: Como puede verse en la frmula la f.e.m. resultante tendr forma senoidal.

  • *Generadores de corrienteGeneradores de corriente AC: AlternadorSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *

    Generadores de corrienteGeneradores de corriente DC: DinamoSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *

    Transformadores Si suponemos:t

  • *Transformadores Si adems suponemos que en el transformador no se pierde energa en forma de calor (tampoco se puede crear energa) la potencia en el circuito primario tiene que ser la misma que en el circuito secundario:Si la fem aumenta la intensidad tiene que disminuir:

  • *Corriente alterna. Toda corriente elctrica cuya intensidad vara en el tiempo su valor y sentido de forma peridica . De todas las posibilidades la ms importante (por sus aplicaciones tecnol-gicas) es la corriente alterna sinusoidal.

  • *

    Autoinduccin

  • *Un circuito de corriente alterna consiste en la conexin de varios elementos: Resistencias (R):

    Capacidades (C):

    Autoinducciones (L):

    y un generador:

    que suministra una fem alterna. Adems de las resistencias (R) los nuevos elementos (C y L) tambin influyen en el valor de la intensidadCircuitos de corriente alterna.

  • *Una magnitud alterna senoidal tiene una expresin matemtica:

    FASORES (ver paginas 19-20 de los apuntes)y su representacin grfica corresponde a la proyeccin sobre el eje vertical de un vector VMAX que gira con velocidad angular . A este tipo de representacin se le llama representacin fasorial o de Fresnel

  • *Corriente alterna. Circuito R (El ms simple)Circuito R (El ms simple):La corriente ser, como la tensin , de tipo alterna senoidal. Adems, la corriente y la tensin tienen la misma frecuencia y fase (estn en fase)

  • *Corriente alterna. Circuito R (El ms simple)Circuito R (El ms simple):

  • *Circuito R. Representacin fasorialSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *Circuito C: El circuito formado por un condensador alimentado por una fuente de tensin alterna sinuoidal.Un condensador no permite el paso de la corriente continua, en cambio, si que permite el paso de la corriente alterna1.

    En este caso la corriente y la tensin tienen la misma frecuencia pero I(t) presenta un adelanto de fase de pi/2 frente a Vc(t) .

    1Si la fem es alterna est cambiando continuamente su polaridad y las armaduras del condensador se va cargando y descargando sucesivamente, permite el paso de la corriente alterna aunque no lo hace de forma instantnea, presenta cierta resistencia (cierta inercia) al paso de staCorriente alterna. Circuito C

  • *En este circuito el condensador presentar una oposicin al paso de la corriente alterna. Dicha oposicin se llama reactancia capacitiva , su unidad en el SI es el Ohmio () y se define como el cociente entre los valores mximos de V e I:Corriente alterna. Circuito CI(t) va por delante /2 (llega antes)

  • *Circuito C. Representacin fasorialSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *Circuito L: El circuito est formado por una autoinduccin alimentada por una fuente de tensin alterna.

    En este caso la corriente y la tensin tienen la misma frecuencia pero I(t) presenta un retraso de fase de pi/2 frente a VL(t) .

    Corriente alterna. Circuito LI(t) va detrs /2(llega despus)

  • *En este circuito la autoinduccin presentar una oposicin al paso de la corriente alterna. Dicha oposicin se llama reactancia inductiva , su unidad en el SI es el Ohmio () y se define como el cociente entre los valores mximos de V e I :

    Corriente alterna. Circuito L

  • *Circuito L. Representacin fasorialSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *2. Una bobina de 100mH se conecta a un generador de fem igual a 125V y frecuencia 70Hz. Calcula:a.La reactancia inductivab.La corriente (mxima) en el circuito Sol:

    1.Calcular la reactancia capacitiva de un condensador de 2F cuando la frecuencia de la corriente alterna es de 100 Hz. Sol:

    Ejemplos3. Un condensador de 10F se conecta a un generador de fem mxima igual a 220V y frecuencia 50Hz. Calcula: a.La reactancia inductivab.La corriente (mxima) en el circuito

    Sol:

  • *Circuito RC serie: El circuito est formado por un condensador y una resistencia conectados en serie y alimentados por una fuente de tensin alterna.

    Corriente alterna. Circuito RCI y VR estn en faseEcuaciones bsicas:

  • *Corriente alterna. Circuito RCImpedancia del circuito:Ecuaciones bsicas:Desfase:Circuito RC serie: El circuito est formado por un condensador (C) y una resistencia (R) conectados en serie y alimentados por una fuente de tensin alterna.

  • *Corriente alterna. Circuito RC

  • *Circuito RC. Representacin fasorialSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *4 Un circuito elctrico est formado por una resistencia de 40 y un condensador de capacidad 20 F en serie con un generador de corriente alterna de fem mxima 120V y frecuencia f=50Hz. Calcula:La impedancia del circuito.La diferencia de fase entre la fem y la intensidad.La expresin de la intensidad instantnea. Sol:

    Ejemplos

  • *Circuito RL serie : El circuito est formado por una resistencia (R) y una autoinduccin (L) conectadas en serie y alimentadas por una fuente de tensin alterna.

    Corriente alterna. Circuito RLI y VR estn en fase en laEcuaciones bsicas:

  • *Corriente alterna. Circuito RLImpedancia del circuito:Ecuaciones bsicas:Desfase:

  • *Un circuito formado por una resistencia de 6 ohmios en serie con una bobina de autoinduccin L = 0.3 H y resistencia despreciable, est conectado a un generador de corriente alterna cuya tensin eficaz es de 40 V y la frecuencia de 100 Hz. Hallar:a)la inductancia de la bobinab)el desfase entre la tensin del generador y la intensidad.c)lo valores instantneos de la tensin entre los bornes de la resistencia y entre los bornes del conjunto.Ejemplos

    Datos:f100w(omega) (rad/s)628,3185307Tension mxima del generador (Eo)56,56854249R (Ohmios)6L (Henrios)0,3C (Faradios, F)1E+37Capacitancia (Ohmios)1,59155E-40Inductancia (Ohmios)188,4955592Impedancia del circuito (Ohmios)188,591028desfase (I,V) (rad)1,538976082Intensidad maxima Io (A)0,299953519

  • *Circuito RLC serie: El circuito est formado por un condensador una bobina y una resistencia conectados en serie y alimentados por una fuente de tensin alterna.

    Corriente alterna. Circuito RLC serieEcuaciones bsicas

  • *Corriente alterna. Circuito RLCImpedancia del circuito:Ecuaciones bsicas

  • *Circuito RLC. Representacin fasorialSi no te funciona la animacin de esta pgina pulsa este icono

  • *5. Un circuito elctrico est formado por una resistencia de 40, un condensador de capacidad 30 F y una bobina de autoinduccin igual a 0,6H en serie con un generador de corriente alterna de fem mxima 200V y frecuencia f=60Hz. Calcula:a.La impedancia del circuito.b.La diferencia de fase entre la fem y la intensidad.c.La expresin de la intensidad instantnea.Sol: Ejemplos

    Hoja1

    Datos:Problema de circuito de corriente alterna RLC serie (R y/o L pueden ser cero)

    w(omega) (rad/s)376.9911184308

    Tension mxima del generador (Eo)200

    R (Ohmios)40

    L (Henrios)0.6

    C (Faradios, F)0.00003

    Capacitancia (Ohmios)88.4194128288

    Inductancia (Ohmios)226.1946710585

    Impedancia del circuito (Ohmios)143.4643571771

    desfase (I,V) (rad)1.2882364778

    Intensidad maxima Io (A)1.3940744861

    Hoja2

    Hoja3

  • *POTENCIA en un circuito DCCircuito R:El Area debajo de la curva es la energia suministrada por la fuente al circuitoPotencia instantnea:Potencia media:

  • *POTENCIA en un circuito ACCircuito R (El ms simple):En este caso la potencia instantnea tendr 2 componentes: una constante y la otra peridica (con un periodo la mitad que el de la tensin una frecuencia doble-)Potencia instantnea:Potencia media:

  • *POTENCIA en un circuito ACCircuito RLC:*Nota:(*)Potencia instantnea:Potencia media:

  • *POTENCIA en un circuito AC Circuito RLC:Potencia instantnea:Potencia media:Factor de potencia:

  • *POTENCIA en un circuito AC

  • *POTENCIA en un circuito AC

  • *Un circuito elctrico est formado por una resistencia de 100, un condensador de capacidad 2 F y una bobina de autoinduccin igual a 100 mH en serie con un generador de corriente alterna de fem mxima 50V y frecuencia f=500Hz. Calcula:a.La impedancia del circuito y la diferencia de fase entre la fem y la intensidad.b.La expresin de la intensidad instantnea.c. La frecuencia de resonancia y la intensidad mxima del circuito en esta situacin.d. La potencia media consumida por el circuito Sol: Ejemplosa)

    Hoja1

    Datos:Problema de circuito de corriente alterna RLC serie (R y/o L pueden ser cero)

    f (frecuencia, Hz)500

    w(omega) (rad/s)3141.5926535898

    Tension mxima del generador (Eo)50NOTA: Si el problema no tiene L poner 0 en el valor de la autoinduccin. Si el problema no tiene condensador poner un nmero muy grande (>10exp20) en el valor de C

    R (Ohmios)100

    L (Henrios)0.1

    C (Faradios, F)2.00E-06NOTA 2: Si quieres poner algn valor con potencias de 10 escribelo as: Por ejemplo "8X10 elevado a menos 3" es: 8E+3

    Resultados

    Capacitancia (Ohmios)159.1549430919

    Inductancia (Ohmios)314.159265359

    Impedancia del circuito (Ohmios)184.4622994584Resonancia

    desfase (I,V) (rad)0.9978428869Frecuencia de resonancia2236.0679774998

    Intensidad maxima Io (A)0.2710580978Impedancia (en resonancia)100

    Intensidad mxima (en resonancia) A0.5

    Hoja2

    Hoja3

  • *Formulario circuitos de corriente alterna

  • *Tablas con magnitudes

    VALOR INSTANTANEO:VELOCIDAD ANGULAR:En rad/s. (Tambin llamada pulsacin).ANGULO GIRADO:En radianes (la calculadora en RAD).PERIODO:En segundos (tiempo que dura un ciclo).FRECUENCIA:(Nmero de ciclos en un segundo). En hercios (Hz) o ciclos/segundo.VALOR MAXIMO:Valor mximo, de pico o de cresta.VALOR PICO A PICO:Valor doble del valor mximo.VALOR MEDIO:Media algebraica de un semiperiodo. (La media de un periodo es cero).VALOR EFICAZ[1]:Media cuadrtica de un periodo. Representa el valor que aplicado de forma continua sobre una resistencia disipa en ella la misma potencia.