Electrónica Básica - Volumen 1 - Corriente Continua - Corriente Alternada

8/11/2019 Electrnica Bsica - Volumen 1 - Corriente Continua - Corriente Alternada

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CORRIETE COTIUA CORRIETE ALTERADA

Jorge Alberto GarberoJorge Alberto GarberoJorge Alberto GarberoJorge Alberto GarberoIngeniera ElectrnicaIngeniera ElectrnicaIngeniera ElectrnicaIngeniera Electrnica

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ATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD

Origen de la palabra ELECTRICIDAD

El hombre descubri la electricidad hace muchos siglosLos antiguos griegos saban que cuando se frotaba un trozo de mbar sobre una piel o seda, aqul

adquiria la propiedad de atraer trocitos de papel, partculas de polvo y otras sustancias livianas.

En realidad la palabra electricidad proviene de la voz griega elektrn, que significa mbar.

Frotamiento del vidrio con la sedaEn el ao 1600 DC, el cientfico William Gilbert descubri que muchas otras sustancias, cuando sefrotaban entre s, adquirian la misma propiedad de atraer trocitos de papel y partculas de polvo. Se dice

que esas sustancias, despus de ser frotadas entre s se han electrizado, o bien que han recibido unacarga elctrica.Veamos algunas experiencias:

Frtese una varillita de vidrio con un trozo de tela de seda.

Suspndase la varillita con un hilo de seda.

Frtese otra varillita con otro trozo de tela de seda. Suspndase esta varillita tambin con un hilo de seda.

Acrquense entre s ambas varillitas suspendidas. Las varillas se repelern entre s. (Fig. 1)

Fig. 1 Frtese una varillita de ebonita con un trozo de franela.

Suspndase esta varillita con un hilo de seda.

Acerque la varillita de ebonita a una de las varillitas de vidrio anteriores.

La varilla de ebonita y la de vidrio se atraern. (Fig. 2)

Fig. 2

Dos clases de cargaBenjamn Franklin explic este fenmeno del siguiente modo:

1 JORGE A. GARBERO INGENIERIA ELECTRONICA AUTOMOTRIZ


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Cuando la varilla de vidrio se frota con la seda, aquella recibe una carga elctrica que Franklin llam

POSITIVA.Cuando la varilla de ebonita se frota con la franela, aquella recibe una carga elctrica que Franklinllam NEGATIVA.

Los experimentos demostraron que las cargas del mismo nombre o signo se repelen y lascargas de distinto nombre o signo se atraen.Este es motivo por el cual la varilla de vidrio, cargada positivamente, repele a la otra varilla devidrio que posee carga positiva tambin, pero atrae a la varilla de ebonita cargada

negativamente.

El Electroscopio

Hasta ahora se ha considerado la electricidad estacionario o esttica.La carga producida por frotamiento en la varilla de vidrio o de ebonita permanece en el lugar en que seproduce, es decir, no circula: es esttica.William Gilbert invent un aparato llamado electroscopio. El aparato consiste en una varilla metlicacolocada verticalmente en un bloque de goma u otro material similar, no metlico. La varilla metlicatiene adheridas a su extremo inferior dos laminillas de oro (Fig. 3). La varilla y su bloque de montaje se

colocan en un frasco o botella de vidrio con el extremo superior de la varilla sobresaliendo.

Fig. 3

Frote la varilla de vidrio con la seda. Toque la varilla metlica con la varilla de vidrio cargada. Las dos

laminillas de oro se movern separndose. Cuando se aparte la varilla de vidrio de la metlica, laslaminillas de oro permanecern separadas. Si se toca la varilla metlica con un dedo, las laminillas de

oro caern, volviendo a su posicin inicial.

Si se repite el experimento empleando esta vez la varilla de ebonita cargada, ocurrir con las laminillas

de oro lo mismo que ocurri cuando se empleo la varilla de vidrio.

Franklin explic estos hechos de la siguiente forma:

Las cargas elctricas aplicadas a la varilla metlica, bajan por ella hacia las laminillas de oro. Como

ambas lminas reciben cargas similares, se repelen entre s y se separan. Cuando se toca la varillametlica con el dedo, las cargas existentes en el electroscopio ascienden por la varilla y pasan al dedo

abandonando el instrumento. Las hojas, descargadas, caen por su propio peso, acercndose entre s.

Conductores y AisladoresSe ha visto en, primer lugar, que ciertas sustancias permiten que una carga elctrica fluya por ellas.



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A tales sustancias se les denomina conductoras. El ejemplo ms comn de tales conductores loconstituyen los metales.

Hay otras sustancias como el vidrio, la ebonita, la goma, el mrmol, distintos tipos de plsticos, etc.,que no permiten que las cargas elctricas circulen por ellas. Una carga elctrica que se aplique en

cualquiera de sus superficies se queda all.

A tales sustancias se les denomina aisladoras o no conductoras.

Corriente Elctrica

Los conceptos de cargas estacionarias y cargas en movimiento se les denominan:

La Carga Elctrica Estacionaria se denomina = ELECTRICIDAD ESTTICA

La Carga Elctrica en Movimiento se denomina = CORRIETE ELCTRICA

En la antigedad se crey que la electricidad era un fluido.

Los primitivos hombres de ciencia observaron que si un cuerpo negativamente cargado se conectabapor medio de un alambre metlico a otro cuerpo que posea carga positiva, por el alambre circulaba una

corriente elctrica. Explicaron este fenmeno declarando que la electricidad era una especie de fluido,

tal como el agua.

Para esos cientficos la electricidad positiva era un tipo de dicho fluido y la negativa otro tipo.Cuando ambas clases de fluido tenan acceso a un alambre, fluan por el como fluye el agua por un

cao.

Benjamn Franklin sugiri que solo haba un fluido que circulaba del positivo (+) al negativo (-).

El concepto de la existencia de dos fluidos, como el de uno solo, ha resultado errneo.

Los electricistas actuales hablan aun de la corriente elctrica, considerndola como un flujo quecircula de positivo a negativo.

TEORIA ELECTRICA

Las molculas

Desde hace mucho tiempo los hombres de ciencia tienen un concepto muy distinto del fenmeno fsicode la electricidad. Para comprender esta idea se debe pensar en partculas muy pequeas.

Suponga que tiene un recipiente lleno de agua. Se vierte la mitad del contenido y luego se vuelve a

verter la mitad del agua restante, siguiendo as sucesivamente hasta llegar a tener en el recipiente laltima partcula que ya resulte indivisible. Esta diminuta partcula ser aun agua y tendr las mismas

propiedades de la que colmaba el recipiente al comenzar.

La partcula ms pequea de un compuesto, que tenga todas las propiedades del mismo, esdenominada MOLECULA.

Los tomos

La molcula de agua puede descomponerse por accin de la corriente elctrica en partculas mspequeas. Cada molcula consiste en dos partculas del gas Hidrgeno y una partcula del gasOxgeno.

Una sustancia susceptible de ser descompuesta en dos o ms sustancias simples es denominada enqumicaCompuesto; el agua es uno de ellos.

La sustancia que no puede descomponerse en sustancias ms simples se denomina Elemento; eloxgeno y el hidrgeno son elementos.



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La partcula ms pequea de un elementose denominatomo.

Los tomos son los bloques con que est construida toda la materia.

Los tomos de cualquier elemento determinado son iguales entre s, pero distintos de los tomosde los dems elementos.

Hay 118 elementos conocidos y los tomos de cada uno de ellos son de una clase precisa y diferente.Algunos se han encontrado en la naturaleza, formando parte de sustancias simples o de compuestos

qumicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partculas o en reactores

atmicos. Estos ltimos son inestables y solo existen durante milsimas de segundo.

Del mismo modo en que pueden disponerse los ladrillos para construir una gran diversidad de tiposdistintos de edificios, as los relativamente pocos tipos de tomos, cuando se combinan en variadasdisposiciones, constituyen la gran cantidad de diferentes sustancias conocidas por el hombre.

Electrones y Protones

Por espacio de muchos aos se consider al tomo como la ms pequea partcula de la materia,

investigaciones posteriores demostraron que cada tomo consiste en partculas ms pequeas an.

El conocimiento de esto conduce a la TEORA ELECTRICA.

De acuerdo con esta teora todos los tomos (y por consiguiente, toda la materia) se componen de tres

tipos principales de partculas.

Dos de esos tipos de partculas estn alojadas en el ncleo del tomo.

ElPROT, que posee carga elctricaPOSITIVA.

ElEUTR, que no posee carga. El neutrnpuede ser considerado como unacombinacin deprotny electrn.

La tercera partcula es elELECTR, que posee carga elctricaEGATIVA.

Fig. 4


Representacin de un tomo de helio, el que posee dos electrones girando alrededor delncleo. Este contiene dos protones y dos neutrones. La carga positiva del ncleo estexactamente equilibrada por la carga negativa de los dos electrones. En consecuencia, eltomo tiene carga neutra.


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El tomo puede ser representado como poseyendo un ncleo, es decir, una parte central que consiste enla agrupacin compacta de cierta cantidad deprotonesy neutrones. Loselectronesgiran en torno a esencleoen rbitas o trayectorias de un modo que se asemeja al movimiento de los planetas alrededor delsol. (Fig. 4)

Las distintas clases de tomos tienen diferentes combinaciones de protones, neutrones y electrones.

Como adquieren carga los tomos

En el tomo sin carga o neutro, el nmero total de protones libres en el ncleo iguala a la

cantidad de electrones que giran en torno a el. Las cargas elctricas estn equilibradas.Si se quitara uno o ms electrones de la rbita externa de este tomo, el nmero de protones seramayor que el de electrones. En consecuencia el tomo tendra carga elctrica POSITIVA.

A la inversa, si se agregara uno o ms electrones a la rbita externa de dicho tomo, el nmero delos mismos superara al de los protones. En consecuencia el tomo tendra carga elctricaEGATIVA. Debemos tener en cuenta que los cientficos no estn totalmente de acuerdo entre s en lo que

respecta a la Teora Electrnica, sobre todo en la composicin del ncleo del tomo.Adoptamos este modelo por ser por lo menos, a nuestro modesto entender, el ms didctico.

La carga de una varilla de vidrioSe puede comprender entonces que ocurre al frotar la varilla de vidrio con un trozo de tela de seda. El

frotamiento extrae cierta cantidad de electrones de los tomos que componen la varilla de vidrio y asesta queda cargadapositivamente.Los electrones extrados han pasado a la tela y en consecuencia esta ha quedado cargada

negativamente.

La carga de una varilla de ebonita

En cambio, al frotar la varilla de ebonita con un trozo de tela de franela, la varilla le extrae electrones a

la tela. Por lo tanto la varilla, con exceso de electrones, adquiere carga negativa.

La franela, al quedar con deficiencia de electrones, queda cargadapositivamente.Diferencia en la estructura atmica

A causa de que los protones del ncleo estn en el centro del tomo y se hallan unidos estrechamente

entre s, resulta en extremo dificultoso llegar a ellos. Pero hay cierta cantidad de electrones girando

alrededor del ncleo y ellos pueden ser perturbados con mayor facilidad.

Los electrones que giran alrededor del ncleo se denominan electrones planetarios.

Fig. 55 JORGE A. GARBERO INGENIERIA ELECTRONICA AUTOMOTRIZ

Esquema de un tomo de Argndonde puede verse el ncleorodeado por las tres primerasrbitas completas de electronesplanetarios


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De acuerdo con la teora que hemos adoptado, tal vez la ms aceptada, se cree que estn en una

disposicin definida formando elipses o crculos concntricos. (Fig. 5)

Cuando el tomo se compone de ms de dos electrones, estos forman ms rbitas externas a laprimera.

La primera rbita puede contener hasta un mximo de dos electrones.

La segunda rbita puede contener hasta un mximo de ocho electrones.

La tercera rbita puede contener tambin un mximo de ocho electrones.

La cuarta y quinta rbita pueden contener hasta un mximo de dieciocho electrones.

La sexta rbita treinta y dos electrones como mximo.

y as sucesivamente.

El tomo ms simple que se conoce es el de Hidrgeno que cuenta con un nico protn en suncleo y un solo electrn orbitando en derredor de l. (Fig. 6)

Fig. 6

Conductores y Aisladores

Los electrones existentes en la rbita externa de un tomo pueden ser extrados con mayor facilidad que

los que giran en las rbitas internas.Los electrones de la rbita externa de un tomo son denominados electrones libres o de valencia.

Los electrones libres pueden ser liberados ms fcilmente en unas sustancias que en otras.

A las sustancias cuyos electrones de la rbita externa pueden ser liberados ms fcilmente se lasdenomina conductores. Los metales en general se clasifican en esta categora.

Las sustancias cuyos electrones de la rbita externa son relativamente difciles de liberar, recibenel nombre de aisladores. Por lo general se encuentran en esta categora las sustancias nometlicas, tales como vidrio, goma, porcelana, plsticos, etc.

Corriente Elctrica

Los electrones de la rbita ms externa del tomo de un metal no estn fuertemente unidos.

Una de las explicaciones de la corriente elctrica conducida por un metal, de acuerdo con esa teora, es

la siguiente:

Si se agrega un electrn a un tomo del extremo de un trozo de metal, ese tomo pasar uno desus propios electrones al tomo vecino a l. La transferencia o pasaje sigue as realizndose conuna velocidad de casi 300.000 Km. por segundo hasta llegar al otro extremo del trozo de metal.

Puede representarse grficamente este proceso con un tubo totalmente lleno de bolillas. Al introducir

una nueva bolilla por un extremo del tubo, por el otro extremo el tubo descargar una bolilla. (Fig. 7)


electrn

protn


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Fig. 7

La transferencia o transmisin de electrones tiene lugar cuando la sustancia considerada es unconductor de la electricidad. En el caso de un aislador, el agregado de un electrn en un extremo no

iniciar ningn flujo de electrones a travs de l.Se considera que los aisladores retienen, simplemente, la carga elctrica en su superficie.

Esta explicacin sobre conductores y aisladores se debe considerar como una teora posible pero no comouna explicacin total.

LOS TRES FACTORES QUE DETERMIA UA CORRIETE ELCTRICA

Fuerza Electromotriz

Se ha visto anteriormente que si en el extremo de un conductor se coloca un electrn, se originaun flujo de corriente elctrica hacia el otro extremo.

Esta aseveracin no es estrictamente cierta porque para mover a la corriente elctrica desde uno aotro de los extremos del conductor se necesita una presin elctrica.

Para tener idea de lo que es presin, se puede considerar la siguiente analoga:

Supngase tener un cao en forma de U con una llave de paso en el centro. (Fig. 8)

Fig. 8

Inicialmente la llave de paso est cerrada.Se vierte agua dentro del Brazo Adel tubo hasta alcanzar la altura representada por Xy lo mismo sehace en el Brazo Bhasta alcanzar la altura Y.

Si se abre la llave de paso, el agua circular desde el Brazo A hacia el Brazo B hasta quelas alturas de las columnas de agua se igualen en ambos brazos, es decir

Altura X = Altura Y

Qu motivo la circulacin de agua?

No fue la presin en el Brazo A.



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La circulacin de agua se produjo al abrir la llave de paso por la Diferencia de Presionesexistente entre el Brazo A y Brazo B. Cuando esas presiones se igualaron, al tener las doscolumnas de agua la misma altura, ces la circulacin.

As ocurre con los electrones. Si estos estn en exceso en un extremo del conductor (Polo -) y en elotro extremo del mismo son deficitarios (Polo +), los electrones que estn en exceso circularn haciael punto en el que hay deficiencia de los mismos, buscando el equilibrio entre los dos puntos.

En la Fig. 7, el agua contenida en el Brazo A no puede realizar ningn trabajo hasta que se abra la llave

de paso. Pero, no obstante, representa una Fuente Potencial de Energa, o sea energa que emana de suposicin.Pero el verdadero trabajo no lo efecta la energa potencial del agua del Brazo A, sino laDiferencia de Energa Potencial entre el agua del Brazo A y del Brazo B.

Fig. 9

Del mismo modo, en la Fig. 9, no es sencillamente la energa potencial debida al exceso de electrones

en un extremo del conductor lo que origina la circulacin de corriente elctrica.

El trabajo lo efecta la Diferencia entre las cantidades de Energa Potencial existente entreambos extremos del conductor.

Una Corriente Elctrica circula por un conductor debido a la diferencia de Energa Potencialexistente entre los extremos del mismo.

La fuerza que produce el movimiento de electrones de un punto a otro es denominada:

Diferencia de Potencial o Fuerza Electromotriz (f.e.m.)

Resistencia Elctrica

Adems de la diferencia de potencialhay otro factor que afecta a la intensidad (cantidad) de corrienteque circula por un conductor. Veamos como.Supngase que se suspenden en el aire dos esferas de metal, distanciadas unos cuantos centmetros. A

una de ellas se le aplica una carga negativa y a la otra una carga positiva. (Fig. 10)

Fig. 10Entre las dos esferas existe una diferencia de potencial y sin embargo no circula corriente. Ello se debea que el aire que hay entre las dos esferas opone una resistencia demasiado grande a la circulacin de

corriente. Pero si las dos esferas se conectan entre s con un trozo de material conductor (alambre

metlico), fluir una corriente elctrica de la esfera con carga negativa hacia la esfera con cargapositiva, hasta que los potenciales se equilibren.


electrones

conductorExceso de electrones Falta de electrones


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Evidentemente la resistencia del alambre conductor es lo suficientemente baja como para que la

diferencia de potencial existente entre las esferas pueda establecer la circulacin de corriente a travs

de l.Tambin es posible establecer la circulacin de corriente sin conectar las esferas con un alambre

conductor. Todo lo que se necesita hacer es aumentar las cargas. Cuando la diferencia de potencialllegue a ser lo suficientemente grande, los electrones saltarn de la esfera negativa a la positiva,

atravesando el espacio de aire en forma de chispa elctrica.

Se obtiene en conclusin entonces, que para que circule una corriente elctrica, la diferencia de

potencial debe ser lo suficientemente grande como para vencer la resistencia de la va decirculacin.

Las distintas sustancias oponen diferentes resistencias al pasaje de la corriente elctrica.

Los metales, en general, presentan poca resistencia (baja resistencia) y son buenos conductores. Laplata es un excelente conductor; el cobre es casi tan buen conductor como ella.

Otras sustancias, como el vidrio, la goma, la porcelana, ciertos plsticos, etc., presentan unaresistencia muy elevada (alta resistencia) y se denominan aisladores.

Pero todas las sustancias permitirn el pasaje de alguna corriente elctrica, siempre que la

diferencia de potencial sea lo suficientemente alta.

La Intensidad de Corriente Elctrica en un conductor depende del nivel de la FuerzaElectromotriz aplicada al mismo y de la Resistencia Elctrica de dicho conductor.

Volvamos a referirnos a la Fig. 8

La circulacin de agua de un brazo al otro se mide en trminos de cantidad por unidad de tiempo. Esdecir, por ejemplo, por determinado punto pasan tantos litros por minuto.

De igual manera, el flujo de electricidad se mide por el nmero de electrones que pasan en unsegundo por determinado punto de un conductor.

Qu es lo que determina la cantidad de agua que, por unidad de tiempo, circula por la llave de paso dela Fig. 8?

Es, evidentemente, la diferencia de energa potencial del agua existente en los dos brazos del tubo y el

tamao de la abertura de la llave de paso (es decir, la resistencia que esta opone a la circulacin deagua).

En el caso de una corriente elctrica, la cantidad de electricidad por segundo (el nmero deelectrones por segundo) que fluye por un conductor, depende de la diferencia de potencial aplicada alos extremos del mismo y de la resistencia del conductor.

Para un determinado conductor, cuanto ms grande sea la diferencia de potencial existente entre losextremos del mismo, tanto mayor ser la cantidad de electricidad que circular por segundo.

Para una determinada diferencia de potencial aplicada entre los extremos de un conductor, cuantomayor sea la resistencia del mismo, tanto menor ser la cantidad de electricidad que circular porsegundo.



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UIDADES DE MEDIDA

Cantidad de Carga Elctrica

Se ha visto que si se le agrega un electrn a un tomo neutro se le da a este una carga negativa. Del

mismo modo si se le quita un electrn a un tomo neutro este tendr carga positiva.La carga de un electrn es, por cierto, muy pequea. Por tal motivo se emplea el Coulomb comounidad para medir la cantidad de carga elctrica.

Un Coulomb es igual a la carga combinada de6.280.000.000.000.000.000 electrones = 6,28 x 1018electrones

La Corriente Elctrica (I)

Cuando se habla de Corriente Elctrica se quiere significar electrones en movimiento

Cuando los electrones fluyen en una sola direccin, la corriente es denominada Corriente Continua(C.C.), en su acepcin en idioma ingls Direct Current (D.C.).Es de importancia conocer el nmero de electrones que pasan por un punto dado de un conductor en

determinado lapso de tiempo.

Si por un punto dado pasa un Coulomb (6,28x1018electrones) en un segundo, dicha cantidad recibeel nombre de un Amper de intensidad de corriente elctrica.

En consecuencia, la unidad de intensidad de corriente elctrica es el Amper (que se abrevia A).

Medicin de la Intensidad de Corriente Elctrica por sus efectos qumicos

Aparte que los electrones no se pueden ver porque son demasiado pequeos, sera imposible contarlos a

medida que pasan.Se ha inventado otro mtodo para medir la intensidad de corriente elctrica.

Cuando una corriente elctrica circula por una solucin de sal de platadesde un electrodo a otro, laplata se separa de la solucin y se deposita sobre el electrodo que tiene exceso de electrones, elelectrodo negativo. La cantidad de plata que se deposita en esa forma est en proporcin con laintensidad de la corriente elctrica. Cuanto ms intensa sea la corriente tanta ms plata se depositar.

Mediante cuidadosas mediciones se ha demostrado que:Una corriente elctrica cuya intensidad sea de un Amper, har que se deposite 0,001118 gramos deplata en un segundo.

En una frmula relativa a la electricidad, la letra mayscula Irepresenta la corriente elctrica.

Factores que determinan la Resistencia Elctrica (R)

La resistencia que una sustancia presenta al pasaje de la corriente elctrica depende de varios factores.

En primer lugar est la naturaleza de la sustancia misma. Se ha visto que las distintas sustancias oponen

diferentes magnitudes de resistencia a la circulacin de corriente.

Asimismo, sobre la resistencia influye la longitud de la sustancia.Cuanto ms largo sea un objeto, tanto mayor ser su resistencia. Otro factor que influye sobre la resistencia es el rea transversal de la sustancia.

Cuanto mayor sea el rea transversal de un objeto, tanto menor ser su resistencia.

En otras palabras, para determinada clase de material la resistencia vara en forma directamenteproporcional con su longitud e inversamente proporcional con su seccin transversal.

Tambin afecta a la resistencia la temperatura a que se encuentra la sustancia.



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Por lo general, los metales presentan ms resistencia a temperaturas ms altas.

Ciertas sustancias no metlicas, por el contrario, oponen menor resistencia cuando estn a temperaturas

ms elevadas.

El Ohm es la Unidad de Resistencia Elctrica

La unidad de Resistencia Elctrica es el Ohm.

El Ohm es la resistencia opuesta al pasaje de la corriente elctrica, por una columna uniforme de

mercurio de 106,3 cm. de longitud y de un milmetro cuadrado de superficie transversal, estando lacolumna a una temperatura de 0C.

El smbolo que representa al Ohm es la letra griega omega ().

En las formulas relacionadas con la electricidad, la resistencia se representa con la letra mayscula

R.

El Volt es la unidad de Fuerza Electromotriz (f.e.m.) (V)

Otra de las unidades de medida es la unidad de presin elctrica, o sea la Fuerza Electromotriz oDiferencia de Potencial.

Dicha unidad es denominada Volt (V).El Volt se define como la Fuerza Electromotriz necesaria para hacer circular una corriente de unAmper a travs de una resistencia de un Ohm.

En las frmulas referentes a electricidad, la fuerza electromotriz se representa con la letra mayscula(V o E o U) o con las iniciales f.e.m.

El Watt es la unidad de Potencia Elctrica (P)

La potencia elctrica es el grado o rgimen con que se emplea la energa elctrica.

As, la presin elctrica, expresada en Volt, multiplicada por el nmero de electrones que fluyenpor segundo, expresado en Amper, es igual a la potencia elctrica.

La unidad de Potencia Elctrica es el Watt y representa con la letra mayscula W.

Entonces:

Watt = Volt x Amper o bien

P (Watt) = V(Volt) x I(Amper)

Tambin la Potencia Elctrica puede expresarse como:

P(Watt) = I

2

(Amper) x R(Ohm)



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COMPORTAMIETO DE LOS CIRCUITOS E CORRIETE COTIUA

Como Corriente Continua se define una corriente que no vara en el tiempo ni de magnitud nide sentido.

La representacin grafica de una Corriente Continua es la siguiente:

La corriente circula nicamente por un circuito cerrado que proporcione a los electrones uncamino continuo desde el terminal egativo al Positivo del generador. Esto es vlido paracualquier tipo de corriente, sea Corriente Continua; Corriente Continua Pulsante; oCorriente Alternada.

Representacin grafica de algunas Corrientes Continuas Pulsantes:

Forma de onda cuadrada Forma de onda rectangular

Vara su magnitud no Varia su magnitudel sentido de circulacin no el sentido de

en el tiempo circulacin en eltiempo

Representacin grafica de algunas Corrientes Alternadas

Forma de onda sinusoidal Forma de onda cuadrada


+ V / I

- V / I

+ V / I

- V / I

+ V / I

- V / I

tiempo

Variaconstantemente

en el tiempo la

magnitud y el

sentido de

circulacin

+ V / I

- V / I

tiempo

tiempo tiempo


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Se plantean a continuacin algunos ejemplos de aplicacin1. Determinar la intensidad de corriente I que circulara por el siguiente circuito al cerrar el

interruptor S1.

Aplicando la Ley de Ohm para resolver el problema se tendr:

I = V R

I = 12 V 33 = 0,3636 Amper = 363,6 mA

Resolucin del ejemplo 1 en un Laboratorio Virtual

2. Determinar que nivel de tensin se ha aplicado a una resistencia de 1,2 Kohm si por la mismacircula una intensidad de corriente de 0,02 amper.



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Aplicando la Ley de OMM se tendr:

V = I xR

V = 0,02 Amper x1,2 Kohm = 24 Volt


3. Determinar que resistencia est insertada en el siguiente circuito a la que se le ha aplicado unatensin de 100 Vol. y por la que circula una intensidad de corriente de 0,179 Amper.

Aplicando la Ley de OMM se tendr:

R = V I

R = 100 Volt 0,179 Amper = 560 Ohm




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CIRCUITOS SERIE

Es un circuito en el que la corriente de electrones partiendo del polo negativo del generador y ensu camino hacia el polo positivo del mismo, cerrando el circuito, circula con el mismo nivelsucesivamente por todos los elementos que lo componen.Es decir, los componentes del circuito se conectan unos a continuacin de los otros, de este modotodos son recorridos por la misma intensidad de corriente.

Planteo de un circuito serie

Observe que en el circuito anterior la intensidad corriente circulante tiene el mismo nivel en cualquier

punto que se la tome, sea a travs de cada resistencia, a travs de los conductores o a travs delgenerador (batera).

Resistencia total del circuito anteriorObserve que tal como se explic anteriormente la intensidad de corriente circulante es la misma paracualquier tramo del circuito I = 2,985 mili Amper = 0,002985 Amper, intensidad indicada por losampermetros Amp.1; Amp.2; Amp.3.

Veamos cual es la resistencia total que el circuito presenta al generador de 12 Vol. C.C. para que laintensidad de corriente circulante por el tenga un nivel de I = 0,00299 Amper.

Segn la Ley de OMM:

Rt= V IReemplazando por los valores del circuito

Rt= 12 Vol. 0,002985 Amper = 4020 ohm = 4,02 Kohm

La resistencia total del circuito es:

Rt= R1+ R2+ R3

Reemplazando por los valores del circuito

Rt= 1000 ohm + 820 ohm + 2200 ohm = 4020 ohm = 4,02 Kohm


=


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De lo anterior se deduce que:

La resistencia total de un circuito serie es igual a la suma algebraica de las resistenciasparciales.

Cadas de Tensin en un Circuito Serie

En el mismo circuito con que se estaba trabajando se han conectado voltmetros entre los extremos de

cada resistencia para medir la tensin desarrollada sobre cada una de ellas.

La tensin presente entre los extremos de cada resistencia es llamada CAIDA de TESIO y esgenerada por el trabajo que debe realizar la intensidad de corriente para circular por ella.Si se suman las tres caidas de tension cuyos niveles son obtenidos de la lectura de cada uno de los tres

voltmetros se vera que:

Lectura Volt.1+ Lectura Volt.2+ Lectura Volt.3 = Tension de batera V1

2,987 Volt + 2,450 Volt + 6,563 Volt = 12 Volt

Recuerde que por Ley de OMM

V = I xRpor lo tanto se puede calcular las caidas de tension en cada resistencia

V1 = I x R1 ====>>>> V1 = 0,002985 Amper x 1000 ohm = 2,985 Volt



si se suman ahora las tres caidas de tension obtenidas por clculo en se vera que:

Calculo de V1 + Calculo de V2 + Calculo de V3 = Tensin de la batera V1

2,985 Vol. + 2,477 Vol. + 6,567 Vol. = 12 Vol.


1

1


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El anlisis anterior nos permite enunciar que en un circuito serie:La suma de las cadas de tensin parciales en cada resistencia es igual a la tensin aplicada alcircuito por el generador.

AEXO 1


Unidad de medida de Resistencia Elctrica : OHM ====>>>>Smbolo

Mlti los

Kilohm ====>>>>Smbolo K====>>>>1 K = 1.000

Meghom ====>>>>Smbolo M====>>>>1 M= 1.000.000

miliOhm ====>>>>Smbolom====>>>>1 m = 0,001

Sub mlti lo

Unidad de medida de Tensin o Diferencia de Potencial Elctrico: VoltSmbolo V

Mlti lo

KiloVolt ====>>>>smbolo KV ====>>>>1 KV = 1.000 Volt

miliVolt ====>>>>smbolo mV ====>>>>1 mV = 0,001 Volt

microVolt ====>>>>smbolo V => 1 V = 0,000.001 Volt

Sub mltiplo

Unidad de Intensidad de Corriente Elctrica: Amper => smbolo A

miliAmper => smbolo mA => 1 mA = 0,001 Amper

microAmper => smbolo A => 1 A = 0,000.001 Amper

Sub multiplo


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CIRCUITOS E PARALELO O E DERIVACIO

En el circuito precedente, la Corriente Total (It) suministrada por la batera parte del electrodonegativo de esta,sigue por el conductor hasta el udo Adonde se divide en tres caminos paralelos.i1 es la corriente que circula por la resistencia R1.

i2 es la corriente que circula por la resistencia R2.i3 es la corriente que circula por la resistencia R3.Las tres corrientes en que se dividi la Corriente Total(It)en el udo A,vuelven a reunirse en eludo B.Desde este punto vuelve a circular la Corriente Total (It) hasta el electrodo positivo de labatera, cerrando as el circuito externo a la misma. El cierre total del circuito se completa por elinterior de la batera desde su electrodo positivo, a su electrodo negativo.En este caso se han tomado como ejemplo tres caminos o ramas que componen un Circuito enParalelo o en Derivacin, en la prctica puede existir cualquier nmero de ramas conformando estetipo de circuito.

En el circuito de la Fig. 1 se puede apreciar que la tensin de la batera es aplicada a las tres resistenciasconectadas en disposicin paralelo. Observe que la lectura del nivel de tension provisto por ella (12

Vol.) se repite en los tres voltmetros (Vol..1; Vol..2 ; Vol..3), cada uno de los cuales se encuentra

midiendo la tensin aplicada sobre los extremos de cada resistencia (R1; R2; R3).


Fig.1


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Todas las ramas de un circuito dispuesto en conexin paralelo tienen en comn la tensin aplicada a

dicho circuito

La intensidad de corriente circulante por la resistencia R1 = 47 ohm es segn la Ley de OMM:

i1 = VBat R1 reemplazando por los valores del circuitoi1 = 12 v 47 = 0,2553 Amper = 255,3 miliAmper

i1 = 255,3 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el ampermetro Amp.1dispuesto en serie con esta resistencia.


i2 = VBat R2 reemplazando por los valores del circuitoi2 = 12 v 82 = 0,1463 Amper = 146,3 miliAmper

i2 = 146,3 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el ampermetro Amp.2dispuesto en serie con esta resistencia.


i3 = VBat R3 reemplazando por los valores del circuitoi3 = 12 v 120 = 0,1 Amper = 100 miliAmper

i3 = 100 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el ampermetro Amp.3

dispuesto en serie con esta resistencia.Si ahora se suman estas tres corrientes parciales se obtendr:It = i1 + i2 + i3

reemplazando por los valores obtenidos:

It = 0,2553 A + 0,1463 A + 0,1 A = 0,5016 AmperIt = 0,5016 Amper => note que es la intensidad de corriente indicada por el ampermetro Amp.total insertado en el conductor negativo de la batera.Evidentemente esta corriente se trata de la Intensidad de Corriente Total tomada por elcircuito paralelo planteado.

De lo estudiado anteriormente se puede deducir otras de las leyes que rigen el comportamiento de los

circuitos dispuestos en conexin paralelo.

La intensidad de corriente total que toma de la fuente de energa elctrica un circuito conformado por

resistencias conectadas en paralelo, es igual a la suma de cada una de las corrientes que circula por

cada una de las resistencias que componen dicho circuito.

La resistencia total o equivalente que presenta un circuito paralelo al generador puede calcularsesegn la Ley de OMM.Tomando el caso del circuito que se utiliz hasta ahora recordemos que:

VBat = 12 Vol. / It = 0,5016 AmperComo ya se conoce:

R = V I => en el caso que nos preocupa es => Rt = VBatItReemplazando por los valores reales:

Rt = 12 V 0,5016 A = 23,92 ohmLa resistencia total que presenta el circuito del ejemplo al generador, es menor que cualquiera delas resistencias que componen el circuito paralelo planteado (la menor resistencia del circuito es47 ohm).Esta apreciacin permite plantear otra de las leyes que rigen el comportamiento de los circuitosen conexin paralelo:



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La resistencia total o equivalente de varias resistencias dispuestas en paralelo es siempre menorque la menor de las resistencias que componen el circuito

Clculo de la resistencia total o equivalente de resistencias dispuestas en paralelo

Como se vio anteriormente, es posible calcular por medio de la Ley de OMM la resistencia total quepresenta un circuito paralelo a la fuente o generador.

Rt====VbItPara averiguar el valor de dicha resistencia vemos que es necesario conocer la tensin de alimentacin

del circuito y la corriente total circulante por el.

Se desarrollar a continuacin como realizar el clculo de la resistencia total o equivalente en uncircuito paralelo.

recordemos que: It= I1+ I2+ I3+...........+ In

cada intensidad de corriente puede reemplazarse por su equivalente

Vb Vb Vb VbIt==== ; I1==== ; I2==== ; I3====

Rt R1 R2 R3

lo expresado en es entonces:

Vb Vb Vb Vb 1 1 1 1= + + o lo que es igual = + +

Rt R1 R2 R3 Rt R1 R2 R3

de podemos expresar finalmente

1Rt ====

1 1 1+ +

R1 R2 R3

Tenemos ahora otra de las leyes que rigen el comportamiento de los circuitos de resistencias enparalelo:


1

1

2

2


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La resistencia total o equivalente de n nmero de resistencias conectadas en disposicinparalelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistenciasinvolucradas en el circuito.

Si el circuito est compuesto por solamente dos resistencias, el clculo de la resistencia total es mssencillo:

En este caso el clculo de la resistencia total es:

R1xR2

Rt ==== R1+ R2

La resistencia total o equivalente de dos resistencias de distinto valor conectadas en paralelo, esigual al producto del valor de las mismas dividido por la suma de dichos valores.

Si el circuito estuviera compuesto por varias resistencias de igual valor, dispuestas en conexinparalelo, el clculo de la resistencia total o equivalente se simplifica an ms:

En este caso la resistencia total del circuito es:

1 KRt = ==== 250

4de lo que se deduce que la resistencia total de n resistencias de igual valor conectadas en paralelo esigual a:

El valor de una de las resistenciasRt =

mero de resistencias



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Clculo de la resistencia total o equivalente en circuitos mixtos

Se entiende por circuito mixto a aquel en que se combinan circuitos paralelo y serie.

a) Si se calcula la Resistencia Total del circuito utilizando la Ley de OMM, como ya se vioanteriormente se tendr:

12 voltRt = = 554,78 ohm ====>>>>Rt= 554,78

0,02163 Amper

b) Veamos ahora de calcular la Resistencia Total del circuito siguiendo otro mtodo:se resuelve primero el circuito paralelo que conforman las resistencias

R2 = 1 K// R3 = 680

1 Kx 680 RR2//R3 = = 404,76

1 K+ 680

el circuito queda ahora conformado como un circuito serie compuesto por la resistencia de 150 ms

la equivalente hallada del paralelo 1K// 680 = 404,76

Observe que la corriente circulante indicada por el ampermetro tiene la misma intensidad que la vista

en el circuito completo anterior.

Resolvamos ahora el circuito serie conformado por las resistencias R1 = 150 ms la calculada

R2 // R3 404,76 .

Rt= 150 + 404,76 = 554,76 ====> Rt= 554,76

El circuito final quedar ahora como un circuito con una sola resistencia cuyo valor ser el de la

resistencia total calculada:


3

4


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Observe que la intensidad de corriente indicada por el ampermetro es la misma que indicaba enlos circuitos anteriores, lo que nos da la seguridad de que los pasos seguidos han sido loscorrectos.

La resistencia total del circuito calculada a travs de dos razonamientos diferentes a) y b) arrojanel mismo resultado, ver y

La diferencia de 0,02 existente entre uno y otro resultado obtenido es una diferencia normal

debida al desprecio de decimales a lo largo de los clculos.

Tenga presente que en un circuito alimentado por un generador de Corriente Continua y quecontenga resistencias hmicas puras, la mxima intensidad de corriente se alcanza en elmismo momento que la tensin del generador es aplicada al mismo.(Figs. 2 y 3)

Este concepto es importante recordarlo porque en circuitos alimentados por corrientecontinua y que contienen capacitores y/o inductores no es as, a pesar que contenganresistores.

Fig. 2

V I12V

1,20A

t

Instante de cierre

del interruptor

Fig. 3


3 4

Tensin

Corriente


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Se da a continuacin una tabla conteniendo el Coeficiente de Resistividad de algunos materiales

conductores a 15oC.

MATERIAL MATERIAL

Acero 0,1 0,25 Hierro 0,10 0,14Acero niquel 0,50 Mercurio 0,95Aluminio 0,026 icrom 1,05 1,15

Carbon 100 - 1000 iquelina 0,40 0,44Cobre 0,0175 Oro 0,022Estao 0,12 Plata 0,016

UIDAD DE RESISTECIA ELCTRICALa Unidad de Resistencia Elctrica es el ohm.Por convenio internacional, un ohm es la resistencia que ofrece al paso de la corriente elctricauna columna de mercurio de 1,063 metros de longitud y 1 mm2de seccin y que se encuentra auna temperatura de 0 C.

CODUCTACIALa conductancia de una sustancia es la inversa de su resistencia elctrica, o bien:

es la facilidad que un conductor compuesto por dicha sustancia ofrece al paso de corrienteelctrica.La Unidad de Conductancia es el mho

En electrnica son ms utilizados el:

milimho = 0,001 mho y el micromho = 0,000.001 mho

la conductancia puede calcularse mediante la siguiente expresin:

en la expresin anterior

G = que es la Conductancia, queda expresada en mho si:l = que es la longitud del conductor se expresa en metros

s= que es la seccin transversal de conductor se expresa en mm 2

VARIACI DE LA RESISTECIA ELCTRICA CO LA TEMPERATURALa resistencia especfica de las sustancias varia con la temperatura y en todas las sustancias empleadas

en la prctica aumenta al aumentar la temperatura, a excepcin de la del Carbn y la de losLquidos, en el carbn y los lquidos al aumentar la temperatura la resistencia disminuye.

EL COEFICIETE DE TEMPERATURA ====> (alfa) de una sustancia es la variacin deresistividad de dicha sustancia por grado centgrado que aumenta su temperatura.

Si se conoce la resistividad de una sustancia a una temperatura dada (por ejemplo 15oC), es posiblecalcular que resistividad tendr esa sustancia a una temperatura diferente. Para ello se utiliza la

siguiente expresin:

t= t[[[[1 + ( t t ) ]]]]de la misma forma:

Rt= Rt[[[[1 + ( t t ) ]]]]siendo:

t= resistividad de la sustancia a la temperatura para la que quiere calcularset= resistividad de la sustancia a la temperatura inicial t. (por ejemplo 15

oC)= coeficiente de temperatura de la sustancia



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Rt= resistencia final del conductor a la temperatura para la que quiere calcularseRt= resistencia inicial del conductort = temperatura inicial a la que se encuentra la sustancia o el conductort = temperatura final para la que se quiere conocer la resistividad de la sustancia o la resistenciadel conductor

Se da a continuacin una tabla conteniendo el Coeficiente de Temperatura a de algunos materiales

conductores.

MATERIAL COEFICIETEDETEMPERATURA

MATERIAL COEFICIETEDETEMPERATURA

Acero 0,005 Hierro 0,0045Acero niquel 0,0005 Mercurio 0,00087Aluminio 0,0037 icrom 0,00014Carbn -0,0003 iquelina 0,0003Cobre 0,004 Oro 0,00365Estao 0,0045 Plata 0,0036

MATERIALES MAS COMUMETE EMPLEADOS E LA FABRICACIO DECODUCTORES

La plata es el mejor metal para fabricar conductores por su alta conductividad, pero debido a su altocosto solamente es utilizado en casos donde se requiere alta precisin y perdidas bajas, por ejemplo

aparatos de medida.

El cobre es el mas utilizado, no solo por su elevada conductividad y relativo bajo precio, sino tambinporque es muy resistente a la traccin y corrosin atmosfrica y porque suelda fcilmente.

El aluminio es el principal competidor del cobre en la fabricacin de conductores destinados a lneas de

alta tension. Tiene una resistividad algo mayor que la del cobre, pero su peso es solo el 30% del de

este para un mismo volumen.



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Ejemplo de clculo de la Resistencia de un Conductor en funcin del material conque est construido, su longitud, su seccin y la temperatura a que se encuentra

Como se vio en la Pag.25, empleando la siguiente ecuacin, es posible conocer la resistencia de un

conductor conociendo el material con el que est construido, su longitud y la seccin transversalnormal a su eje:

Se considera un conductor de cobre (Cu) que tiene un largo de 100 metros, una seccin de 4mm

2y que se encuentra a una temperatura de 15 C.

Reemplazando estos valores en (1) tendremos:

Qu resistencia tendr ese conductor cuando se encuentre a una temperatura de 60 C?Como se vio en la Pag.26, la frmula empleada es:

Rt= Rt[[[[1 + ( t t ) ]]]]

Por lo tanto la resistencia del conductor a la temperatura de 60 C ser:

Rt= 0,4375 [ 1 + 0,004 (60 15)] = 0,51625 ohm

Observe que la resistencia del conductor ha aumentado un 18% en funcin del aumento detemperatura sufrido.

Qu resistencia tendr ese conductor a 15 C, si su longitud es ahora de 253 metros y suseccin sigue siendo de 4 mm

2?

Se ve aqu claramente como varia la resistencia elctrica de un conductor en funcin de sulongitud.

Qu resistencia tendr ese conductor a 15 C, si se mantiene su longitud inicial de 100 metrospero ahora se reduce su seccin a 1,5 mm

2?

Se puede apreciar en el clculo anterior como varia la resistencia elctrica de un conductor enfuncin de su seccin.

Plantee ejemplos para distintas sustancias, longitudes, secciones y temperaturas


(1)


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LEY DE JOULE

Como ya se ha visto, la resistencia elctrica es la oposicin que todo material conductor presenta al

paso de la corriente elctrica.

Cuando una corriente elctrica encuentra oposicin a su circulacin, el gasto de energa que debeefectuar para poder circular se convierte en calor. Este efecto se produce al chocar los portadoresde carga (electrones) con los tomos del material conductor, los que aumentan su agitacin y porconsiguiente su temperatura. (Fig. 1)

Fig. 1

En conclusin, en todo medio que presenta una cierta resistencia al pasaje de una corriente,siempre hay produccin de calor.

La cantidad de calor que puede proporcionar una corriente elctrica cuando circula en unmedio (se trate de un conductor o resistor) obedece a la LEY DE JOULE.

La cantidad de energa elctrica que se convierte en energa calrica en cada segundo seexpresa en WATT.

La potencia que se convierte en calor en un conductor o resistor por el que circula unacorriente elctrica, depende del nivel de la tensin aplicada a sus extremos y de laintensidad de la corriente circulante.

Podemos as escribir la expresin matemtica de la Ley de Joule:P = V x I

quedando expresada la potencia P en Wattsiempre que:la tensin V se exprese en Voltyla intensidad de corriente I se exprese en Amper

Ejemplo:

Por un resistor conectado a una fuente de energa de 12 Volt, circula una corriente de 7 Amper.

Cul es la potencia convertida en calor?

P = V x I (1)

P= 12 x 7 = 84 Watt

Aplicando la Ley de OHM podemos calcular la potencia en funcin de la resistencia:I = V R - reemplazando I en (1) tendremos:P = V x (V R) => P = V2Ro tambin

V = I x R reemplazando V en (1)P = (I x R) x I => P = I2x R



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POTECIA ELCTRICA

Para entender que es la Potencia Elctricaes necesario conocer primero el concepto de EERGA,que no es ms que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo elctrico cualquiera para realizar

un trabajo.

Cuando conectamos un equipo o consumidor elctrico a una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.),

como puede ser una batera, la energa elctrica que suministra esta fluye por el conductor, permitiendo

que, por ejemplo, una lmpara de alumbrado transforme esa energa elctrica en luz y calor, o un motor

pueda mover una maquinaria.

De acuerdo con la definicin de la fsica

la energa ni se crea ni se destruye, se transforma en otro tipo de energa

En el caso de la energa elctrica esa transformacin se manifiesta en la obtencin de luz, calor, fro,

movimiento (en un motor), o en otro trabajo til que realice cualquier dispositivo conectado a uncircuito elctrico cerrado.

La energa utilizada para realizar un trabajo cualquiera se mide en Joule y se representa con la letraJ.

Potencia Elctrica

Potencia es la velocidad a la que se consume (transforma) la energa.

Si la energa fuese un lquido, la potencia sera los litros por segundo que vierte el depsito que lo

contiene.

La Potencia se mide en Joule por Segundo (J/seg) y se representa con la letra P.

1 J/seg equivale a 1 watt (W), por lo tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en 1 segundo,estamos gastando o consumiendo (transformando) 1 watt de energa elctrica.

La unidad de medida de la Potencia Elctrica (P) es el watt, que se representa con la letra W.

CLCULO DE LA POTECIA DE UA CARGA ACTIVA (RESISTIVA)

La forma ms simple de calcular la potencia que consume una carga activa o resistiva conectada a un

circuito elctrico, es multiplicando el valor de la tensin en volt (V) aplicada al circuito, por el valor dela intensidad (I) de corriente circulante por el mismo en amper.

Para realizar ese clculo matemtico se utiliza la siguiente frmula:

(Frmula 1)

Este clculo es vlido tanto para Corriente Continua (C.C. o D.C.) como para Corriente

Alternada (C.A. o A.C.). Siempre y cuando la carga sea como se enunci, una cargaresistiva hmica pura.

Si ahora se quiere hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito conociendo la potencia

en watt que consume el dispositivo que se tiene conectado y la tensin aplicada en volt, la operacinmatemtica a realizar es:

(Frmula 2)



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Si observamos la Frmula 1 expuesta anteriormente, veremos que la tensin y la intensidad de lacorrienteque fluye por un circuito elctrico, son directamente proporcionalesa lapotencia puesta enjuegoen el mismo. Es decir,si uno de estos dos factores (tensin o intensidad) aumenta o disminuye su valor, la potenciatambin aumenta o disminuye en forma proporcional.De aqu se deduce que:

1 watt (W) es igual a 1 amper de corriente (I) que fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) detensin aplicada

Veamos algunos ejemplos:

Cul ser la potencia o consumo en watt de una lmpara conectada a una red de energa elctricadomstica monofsica de 220 volt, si la intensidad de corriente que circula por el circuito que alimenta

la lmpara es de 0,45 amper.

Sustituyendo los valores dados en la Frmula 1 tenemos:

P = V . IP = 220 x 0,45 = 100P = 100 watt

La potencia de consumo de la lmpara es de 100 watt

Cul ser la intensidad de corriente que circular por el circuito de una lmpara de 60 watt que esalimentada con una tensin de 12 volt?

Sustituyendo los valores dados en la Frmula 2 tenemos:

I = 5 amperPara hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, tambin se pueden utilizar,indistintamente, una de las dos frmulas que se indican a continuacin:

Con esto vemos que, conociendo dos de los tres factores que determinan los parmetros

fundamentales de un circuito (tensin aplicada / intensidad de corriente / resistencia) es posibleconocer un cuarto factor que es la Potencia.



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CAPACITORES o CODESADORES

Un dispositivo que sea capaz de almacenar cargas elctricas es denominado capacitor ocondensador.Cuando se aplica una tensin de corriente continua a un capacitor, la corriente empieza acircular instantneamente en el circuito con la intensidad mxima que le permite la resistenciadel circuito. Esta corriente decrece a medida que transcurre el tiempo hasta alcanzar el nivelcero.

Por el contrario la tensin entre las placas del capacitor ser cero en el instante que se aplicatensin al circuito e ir creciendo al mismo ritmo con que la intensidad de corriente vadecreciendo.Un capacitor insertado en un circuito se opondr a los cambios de tensin en el mismo .

Como se puede deducir, en un circuito elctrico el capacitor se comporta elctricamente enforma opuesta a la de una bobina.

t

Fsicamente un capacitor est formado por dos placas de material conductor separadas por un material

aislante

.Terminal de Terminal de

conexin conexin

Placa Placa

Aislante o dielctrico

La capacidad de un capacitor es una funcin directamente proporcional a la superficie de lasplacas enfrentadas, e inversamente proporcional a la distancia de separacin entre las mismas,toda afectado por una constante que es dependiente del material utilizado como dielctrico

llamada Constante Dielctrica (epsilon). Esto quiere decir que para un espesor dado del aislador o dielctrico, la capacidad ser

cada vez mayor cuanto mayor sea la superficie de las placas, o viceversa. Para una superficie dada de placas, la capacidad ser cada vez mayor cuanto menor sea la

distancia que las separa (espesor del dielctrico), o viceversa.


Intensidad de

corriente en

el circuito

Tensin entre

placas del

capacitor

Instante de cierre

del interruptor

VI

Imax Vcap=VBat


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Observe la importancia del material con que est conformado el dielctrico del capacitorcomparando los resultados obtenidos en A y B.Esto nos indica que para la misma superficie de placas e igual separacin entre las mismas lacapacidad varia en funcin del material utilizado como dielctrico.Entre las placas de un capacitor se establece un campo elctrico puesto que al cargarse elcapacitor una de las placas entrega electrones al generador quedando con carga positiva y laotra adquiere electrones en la misma proporcin con que los pierde la otra placa adquiriendocarga negativa.

El fenmeno descripto anteriormente es resultado de que la permisividad del aire para elpasaje de las lneas de fuerza de un campo elctrico es 1 (uno) y la de los materialesutilizados como dielctrico en la fabricacin de capacitores es mucho mayor.Tener cuidado de no confundir permisividad de pasaje de las lneas de campo elctrico conconductividad de corriente elctrica.

Capacitor formado por dos placas paralelas arrolladas

Terminal de

conexindeuna placa

Lminas Dielctrico

arrolladas

Placa

Dielctrico Dielctrico

Placa Terminal de conexin

de una placa

En la figura anterior se ha representado un capacitor de los utilizados en encendidos con bobina deignicin y ruptor, como puede apreciarse las placas son dos lminas generalmente de aluminio

separadas por lminas aislantes que conforman el dielctrico, estas lminas hasta hace unos aos se

construan con papel embebido en aceite aislante, actualmente se utiliza para las mismas poliestireno opolipropileno.

Para lograr en el capacitor la capacidad necesaria para el correcto funcionamiento del circuito, es

preciso tener una amplia superficie de placas enfrentadas

Por dimensiones fsicas del capacitor, es imposible tener esa superficie de placas en un plano, por esose recurre a formarlas con dos largas lminas de material conductor separadas por lminas aislantes,

conjunto que luego es arrollado y encapsulado.

La unidad de medida de la capacidad es el Faradio, por ser esta una unidad muy grande, enla prctica son utilizados submltiplos de la misma y que son:

1 Microfaradio (smboloF) = 0,000001 Faradios = 10 -6 Faradios

1 anofaradio (smbolonF) = 0,000000001 Faradios = 10 -9 faradios

1 Picofaradio (smbolopF oF) = 0,000000000001 Faradios = 10 -12 Faradios



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Comportamiento de un condensador en corriente contina.Proceso de carga y descarga.

Sentido de circulacin delos electrones en el circuito

+ + + ++++++++

1 1 1V V V2 2 2

- - -

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

El capacitor que est representado en la Fig. 1 est descargado, o sea que la diferencia de potencialentre las placas 1y 2es igual a 0 (cero) y ambas placas tienen un potencial diferente al de la batera.Al cerrar el interruptor Sw, el polo positivo de la batera atraer electrones de la placa 1 y el polonegativo de la misma repeler electrones hacia la placa 2. (Figura 2)*Recordemos que cargas de distinto signo se atraen y cargas de igual signo se repelen (los

electrones tienen carga negativa).La cantidad de electrones extrados de la placa 1,atrados por el polo positivo de la batera, ser igual ala cantidad de electrones repelidos por el polo negativo de esta e impulsados hacia la placa 2.Esta condicin se cumple por tratarse de un circuito en conformacin serie, recordemos que enun circuito serie la corriente tiene la misma intensidad en cualquier punto del mismo. Las placas se van cargando en el tiempo, la 1 positivamente y la 2 negativamente. Esta carga se vaproduciendo en forma gradual, pero al mismo tiempo que se produce se va generando entre placas unaDiferencia de Potencial(se abrevia como d.d.p.) que se opone a la tensin aplicada, de ah el retardoque se produce en el crecimiento del nivel de tensin entre placas del condensador.

Cuando la Diferencia de Potencial entre placas llega a igualar el nivel de la tensin aplicada,cesa la circulacin de corriente en el circuito, en ese instante el condensador est completamente

cargado. (Figura 3) Del anlisis de la condicin de carga descripto, surge el porque en un circuito serie

alimentado por corriente continua y que tiene insertado un condensador, este bloquea elpasaje de corriente por el circuito.

Proceso de carga de un capacitor con una lmpara en serieInterruptor Interruptor

I

V batera V V = d.d.p.

I I

- - + + ------ +++++

Condensador d.d.p.

Instante en que se cierra el interruptor. El capacitor se ha cargado totalmente.La carga del capacitor produce un flujo La diferencia de potencial entre sus pla-de corriente I por el circuito, la lam - cas ha igualado la tensin de batera V,para destella. no fluye ms corriente por el circuito

Fig. 4


SW SW SW


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Una vez que el capacitor ha alcanzado su mxima carga y ya no circula ms corriente por el circuito,

por ms que se abra y se cierre el interruptor el capacitor seguir manteniendo la carga adquirida. Para

descargarlo se debe reemplazar la batera por un puente, entonces el capacitor devolver al circuitolaenerga que tiene almacenada.

Proceso de descarga del capacitor de la Fig. 4

i i i i i i

i i i

puentei i I i

------- +++++ ---- +++

capacitor Cuando se cierra el Capacitor descargado.cargado interruptor, la descarga Cesa de circular corriente.

del capacitor produce Las placas han quedado alun flujo de corriente I mismo potencial elctrico.por el circuito, la lampa -ra destella.

Observar que los sentidos de circulacin de corriente en la carga y la descarga sonopuestos, por ser la circulacin electrnica de negativo a positivo.

De lo analizado en el circuito se deduce que en un circuito serie alimentado por corrientecontina y en el que este incluido un capacitor, solamente se establecer circulacin decorriente por el circuito, nicamente en los instantes de carga y descarga del capacitor.

Observar que las circulaciones de corriente se establecen entre placas del capacitor a travesdel circuito externo del mismo.LACORRIETE O CIRCULA DE PLACA A PLACA ITERAMETE E ELCAPACITOR, SI ASI SUCEDIERA SIGIFICARIA QUE EL CAPACITOR TEDRIA SUDIELECTRICO E CORTOCIRCUITO O CO FUGAS IMPORTATES, LO QUE LOTORARIA ISERVIBLE COMO CAPACITOR.

Energa almacenada en un capacitorPara cargar un capacitor debe realizarse un trabajo para transportar electrones de una placa a la otra.Como dicho trabajo se desarrolla en un tiempo dado, se desarrolla energa cintica que es almacenada

en el capacitor como energa potencial.

La carga de un capacitor puede compararse con la energa cintica desarrollada al comprimir un

resorte, este al ser comprimido almacena esa energa como energa potencial que devolver comoenerga cintica cuando sea liberado.

La energa almacenada en un capacitor puede calcularse por la siguiente expresin:

W = 0,5 . C . V2

expresndose:

W : en Joules

C : en FaradiosV : en VoltsLa energa elctrica que puede ser almacenada en un capacitor es pequea, por lo que difcilmente

puede ser utilizado como fuente de energa. A pesar de este inconveniente, otras propiedades que posee

posibilitan mltiples aplicaciones de este componente en circuitos electrnicos.

Como se vio en la expresin , la energa almacenada en un capacitor es directamente proporcionalal cuadrado de la tensin aplicada V. Esta condicin parece indicar que, para un capacitor dado

conseguiramos almacenar mucha energa con el solo hecho de aumentar indefinidamente la tensin

aplicada al mismo.


I

I

2


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Esto es verdad hasta un lmite dado, es real que si se va aumentando el nivel de la tensin aplicada a las

placas del capacitor la energa almacenada en l se incrementar exponencialmente, es obvio sino no

tendra sentido la expresin matemtica .

Este ltimo concepto puede representarse grficamente:

Q

Qf

V (nivel de tensin aplicada)

La energa almacenada en el capacitor est representada por la zona grisada de la figura (Fig. 6), vemosque al incrementarse la tensin aumenta la carga almacenada y como consecuencia aumenta la

superficie que representa la energa almacenada.

En este punto volvemos a pensar que si siguiramos aumentando la tensin aplicadaindefinidamente conseguiramos almacenar cada vez ms energa, ya vimos que este aumento es

verdad pero tiene un lmite y ese lmite es impuesto por el material utilizado en el dielctrico. Cuando la tensin (diferencia de potencial) aplicada a las placas de un capacitor llega a tomarun nivel suficientemente alto, su dilctrico se perfora y conduce. En este caso alcortocircuitarse las placas el capacitor queda inutilizado.La tensin de perforacin del dielctrico depende del material utilizado en l y de su espesor.La mxima tensin que puede resistir un dielctrico sin perforarse es llamada RIGIDEZDIELECTRICA, est tabulada por materiales y se expresa en volts o kilovolts por mm. o porcm.

Rigidez dielctrica de algunos materiales

Material Kv/cm de espesorCaucho 250

Ebonita 500Mrmol 17Mica 750Parafina 400Prespahn 135

Para que un capacitor trabaje dentro de lmites seguros, no debe soportar tensiones superiores en formacontinua a la denominada Tensin de Trabajo, que normalmente es indicada de alguna forma por elfabricante en las especificaciones impresas en el cuerpo del componente.

S puede soportar picos algo mayores (aproximadamente un 40% de la tensin de trabajo) por brevesinstantes, siempre que estos picos no sean continuos y repetitivos.

Algunos tipos de capacitores comerciales

Capacitores de Polister

Gama de capacidades fabricadas: 1 nF a 2,2 FTensiones de trabajo: 100 a 600 Vol.


2

WFig. 6

1mfd100 V

10 nF450 V

33 nF450 V

0,047F250 V


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Capacitores de Poliestireno

Gama de capacidades fabricadas: 10 pF a 10 nFTensiones de trabajo: 30 a 500 Vol.

Capacitores cermicos

Tipo disco Tipo Plate Tipo plano

Gama de capacidades fabricadas: 0,5 pF a 470 nFTensiones de trabajo: 3 a 3.000 Vol.

Tenga presente que ninguno de los capacitores presentados tienen polaridad, por lo tanto losterminales pueden conectarse a positivo o negativo indistintamente.

Existe otro tipo de capacitores los que en su gran mayora si tienen una polaridad definidapara su conexin, esta polaridad es indicada en el cuerpo del capacitor. La inversin depolaridad en un capacitor de este tipo lo lleva indefectiblemente a su destruccin.Este tipo de capacitores son denominados Capacitores Electrolticos por su tecnologa deconstruccin y pueden ser de Aluminio o Tantalio. En algunos tipos para usos especiales enCorriente Alternada, los capacitores electrolticos se construyen no polarizados y seidentifican con P.

Tipo radial 10 Tipo axial TipoBlindado

-22

El terminal ms largoindica el positivo

Gama de capacidades fabricadas: 0,47 a 220.000 FTensiones de trabajo: 10 a 1.000 Vol.


470 pF50 V

10 nF 500 V

10350V 102

47 nF500 V

10 mfd16 V

470mfd50 V

120 mfd450 V


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CARGA Y DESCARGA DE U CAPACITOR A TRAVS DE UA RESISTECIA

COSTATE DE TIEMPO

Cuando se aplica una tensin de corriente contina Vcc, a un circuito formado un capacitor C en seriecon una resistenciaR,la corriente despus de alcanzar su valor mximo instantneamente,

decrece rpidamente al principio y luego ms lentamente, en sucesivos intervalos de tiempos iguales,

hasta hacerse cero.

As, en el primer intervalo, la corriente cae el 63,2% de su valor mximo inicial.

En el segundo intervalo cae el 63,2% del resto (86,4% de su valor mximo inicial), y as sucesivamente

en cada intervalo siguiente. Fig. A

Fig. A

Tericamente, de esta forma, la corriente nunca se hara cero, pero en la prctica se considera quela corriente cesa y que el capacitor est completamente cargado, al terminar el quinto intervalo.

Si desconectamos la tensin y permitimos que el capacitor C se descargue sobre la resistencia R, la

corriente vuelve a circular por la resistencia, en sentido contrario, tomando su valor mximo



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luego cae a cero gradualmente en la misma forma que se ha expuesto en el prrafo anterior, quedando

el capacitor descargado. Fig. B

Fig. B

El tiempo necesario para que se produzca esta cada constante y peridica del 63,2%, se llama

Constante de Tiempo del circuito R - C

Cuanto mayor sea la capacidad, mayor es el tiempo necesario para que se produzca la citada cada;tambin, cuanto mayor es la resistencia, mayor es el tiempo que el capacitor necesita para cargarse o

descargarse.

Expresando la Constante de Tiempo por t, tendremos:

t (segundos) = R (meghomios) x C (microfaradios)

Ejemplo: Hallar la constante de tiempo de un circuito formado por un capacitor de 330 F y una

resistencia de 10 K, dispuestos en serie y conectados a una batera de 12 V.

t = 330 F x 0,01 M= 3,3 seg. => Imx = 1,2 mA

Para que la Imx. caiga a 0,4416 mA deben transcurrir 3,3 seg. y cuatro intervalos ms de 3,3seg., en total 16,5 seg., para que la corriente se haga cero y el capacitor quede totalmente cargadoo descargado.



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Agrupamiento de capacitores en conexin paralelo y serie

Capacitores en paralelo

Observe el circuito de la Fig. 5, en el se puede apreciar que todos los capacitores estn sometidos a la

misma tensin de fuente Vb= 12 Vol., al cargarse todos adquirirn esta diferencia de potencial entre

sus placas, pero la energa almacenada por cada uno depender de su capacidad, recuerde que:

W = 0,5 . C . V2

como se vio enLa Capacidad Equivalente o Total de los tres capacitores en paralelo es igual a la suma de lascapacidades parciales

Ct= C1+ C2+ C3

en nuestro caso reemplazando por los valores dados en el circuito se tendr:

Ct= 0,05 F + 0,001 F + 0,1 F = 0,151 FCt= 0,151 F

la Energa Total Almacenada en los tres capacitores es:

Wt = W1+ W2+ W3

Wt= 0,5 . 0,05 . 10-6. 122+ 0,5 . 0,001 . 10-6. 122+ 0,5 . 0,1 . 10-6. 122

Wt= 0,00001087 jouleso lo que es igual:

Wt = 0,5 . Ct. Vb2

Wt= 0,5 . 0,151 . 10-6. 122= 0,00001087 joules

Vemos por los clculos realizados que la energa total almacenada en un conjunto de capacitoresen paralelo, es igual a la energa acumulada por un capacitor cuya capacidad sea igual a lacapacidad equivalente o total del conjunto.


Figura 5

2


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Capacitores en serie

La capacidad equivalente o total es ahora:

1 1 1 1= + +

Ct C1 C2 C3o finalmente

1

Ct= 1 1 1+ +

C1 C2 C3

Observe que la resolucin de capacitores en serie es igual a la de resistores en paralelo y la decapacitores en paralelo es igual a la de resistores en serie.

Averiguaremos a continuacin la capacidad total del circuito planteado en la Fig. 6:

1Ct= = 0,00097 F (resultado de calculo 1)

1 1 1+ +

0,05 0,001 0,1

o bien se puede resolver tal como se resuelve en el caso de resistores en paralelo: C1. C2 0,05 x0,001

C1-2= = = 0,00098 FC1+ C2 0,05 + 0,001

luego la capacidad total ser:

C1-2 . C3 0,00098 x0,1

Ct= = = 0,00097 F (resultado de calculo 2)C1-2+ C3 0,00098 + 0,1

Observe que ambas formas de calcular la capacidad equivalente o total arrojan el mismoresultado. (resultado de calculo 1 = resultado de calculo 2)

Planteamos las siguientes reglas que rigen los circuitos de capacitores en serie:1. El capacitor de menor capacidad queda sometido a la mayor tensin.2. La capacidad equivalente o total es menor que la capacidad del menor capacitor.3. Todos los capacitores se cargan y descargan al mismo tiempo.


Figura 6


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La energa acumulada en el circuito serie planteado en la Fig. 6 y cuya Capacidad Equivalente o Total

se resolvi por dos vas diferentes, calculo 1 y calculo 2, es:

W = 0,5 . Ct. Vb2

W = 0,5 x0,00097 x 10-6x122= 0,0000000698 joules

Circuitos con capacitores de igual capacidad en conexin paralelo o serie

Cuando todos los capacitores involucrados en el circuito son de igual capacidad, la capacidadequivalente o total es igual a:

Capacitores en serie

Capacidad de uno de los capacitoresCt=

n

siendo n la cantidad de capacitores iguales dispuestos en conexin serie.

Capacitores en paraleloCt= Capacidad de uno de los capacitores x n

Siendo n la cantidad de capacitores iguales dispuestos en conexin paralelo.



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ELECTROMAGETISMO

La explicacin de este fenmeno fsico se desarrollar encaminando los conceptos a entenderbsicamente el funcionamiento de las bobinas de encendido.

Las bobinas de encendido y los alternadores son ejemplos de lo que se denomina InduccinElectromagntica.Para que una corriente sea inducida en un conductor que est sumergido en un campo magntico es

necesario que cualquiera de los dos est en movimiento. En otras palabras, debe existir un movimiento

relativo entre el campo magntico y el conductor.

El conductor puede estar movindose a travs de un campo magntico estacionario. (Fig.1) El campo magntico puede estar movindose atravesando un conductor estacionario.(Fig.2) El campo magntico puede estar expandindose y colapsando atravesando un conductor.

(Fig.3)

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3

En generadores la tensin (Fem) es inducida en un conductor, que al rotar dentro de uncampo magntico estacionario, corta las lneas de fuerza de dicho campo. (Fig. 1)

En alternadores de automotores la tensin (Fem) es inducida en un conductor estacionario(estator), al ser cortado por las lneas de fuerza de un campo magntico rotante (rotor) enel que est sumergido dicho conductor. (Fig. 2)



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En bobinas de encendido empleadas en motores de combustin interna y entransformadores elevadores o reductores de tensin, un campo magntico generadoalrededor de un conductor por el que circula corriente elctrica se expande y colapsa,atravesando con sus lneas de fuerza un segundo conductor en el que se induce as unatensin (Fem). (Fig. 3)

Como ya sabemos, un flujo de electrones es corriente elctrica.

Una corriente elctrica que circula por un conductor genera un Campo Magntico alrededor deeste conductor.

ELECTROMAGETISMO, es el Campo Magntico producido por la corriente elctrica quecircula por un conductor.

Este campo magntico tiene fuerza y direccin.

Se utiliza la Regla de la Mano Izquierda para determinar la direccin del campo magnticogenerado alrededor de un conductor, por el que circula una corriente elctrica.

Imagine el conductor tomado en su mano izquierda de modo que el pulgar apunte en la direccin

del flujo electrnico. Recuerde que el flujo electrnico se produce desde el polo Negativo al poloPositivo de la fuente. El resto de los dedos que circundan el conductor indican la direccin del

campo magntico. (Fig. 4)

Fig. 4

En cualquier tipo de conductor bobinado tal como el utilizado en: transformadores, relays, electro

vlvulas, inyectores, bobinas de encendido, etc., el campo magntico se expande rpidamente, perociertas fuerzas afectan la velocidad de expansin del mismo.

Una fuerza que se opone a la expansin del campo magntico es causada por la propiaexpansin del campo.

Este tipo de oposicin es llamada REACTACIA IDUCTIVA.

Otra fuerza de oposicin es debida al diseo, construccin y materiales empleados en lafabricacin de la bobina.

Este tipo de oposicin es llamado RELUCTACIA IDUCTIVA O MAGETICA.

Reactancia Inductiva

Una corriente que circula por el conductor de una bobina produce un campo magntico. A medida queese campo magntico comienza a expandirse, cada espira de la bobina induce en la espira contigua una

pequea Fuerza Electromotriz. Esta pequea fuerza electromotriz inducida es de signo contrario al de

la corriente que la genera, por lo tanto se opone al crecimiento de esta, no impidindolo pero siretardando su crecimiento y as retardando la expansin del campo magntico. (Fig. 5)



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Fig. 5

Esta oposicin es llamada Reactancia Inductiva. En otras palabras:La Reactancia Inductiva es la oposicin que se presenta en una bobina ante cualquier cambio denivel de la corriente circulante por ella. Este cambio de nivel puede ser debido al aumento odisminucin de la corriente circulante.

Reluctancia Magntica o Inductiva

Tal como existen materiales que son resistentes al paso de la corriente elctrica (resistores), muchosmateriales son resistentes al paso de las lneas de fuerza de un campo magntico o flujo magntico.

Los materiales magnticos utilizados para formar los ncleos de las bobinas afectan el rango de la

velocidad de expansin del campo magntico en ellas. La construccin de este componente tambinafecta al rango de velocidad de expansin del campo.

La resistencia que ofrece un material al pasaje de las lneas de fuerza de un campo magntico es

llamada Reluctancia Magntica o Inductiva. (Fig. 6)

Fig. 6



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El aire poseeAlta Reluctancia, mientras los hierros dulces poseenBaja Reluctancia.

Induccin Electromagntica

Induccin electromagntica es la propiedad de una bobina de ignicin que permite que laenerga elctrica pueda ser transferida desde el arrollamiento primario al arrollamientosecundario.

Una corriente elctrica circulando por el conductor que forma el arrollamiento primario de una

bobina de encendido genera un campo magntico en expansin en derredor de dicho conductor.Cuando un segundo conductor, que forma el arrollamiento secundario, es ubicado fsicamente a una

distancia muy estrecha del primer conductor, el campo magntico en expansin generado por este

ltimo induce una Fem (tensin) en el segundo conductor.

Para que se induzca una Fem en el conductor secundario, este debe estar sumergido en el campo

magntico generado por la corriente que atraviesa el conductor primario y adems las lneas de

fuerza de este campo deben estar en movimiento cortando al conductor secundario. Esto quieredecir que las lneas de fuerza o flujo del campo magntico deben estar en expansin o deben estar

colapsando.

La tensin inducida en el conductor secundario, por lo tanto la corriente que circule por l, tendrn

polaridad opuesta a las del primario.

Este proceso de generar corriente elctrica es llamado IDUCCIO ELECTROMAETICA.(Fig. 7)

Fig. 7

Desde el momento que la corriente comienza a circular por el conductor secundario, un campo

magntico es generado en derredor de l. La direccin del campo magntico generado en elsecundario, se opone o mueve en direccin opuesta al campo magntico primario. La direccin eintensidad de la corriente inducida depende de la intensidad y direccin del campo magntico

primario.La Fem inducida puede ser aumentada intensificando el campo magntico en el que est sumergido

el conductor.

Recuerde lo siguiente: La corriente que circula por un conductor genera un campo magntico alrededor de l.



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La intensidad y direccin de un campo magntico son afectadas por el diseo,construccin y materiales utilizados en la bobina. As como la expansin del mismo campomagntico.

Cuando un campo magntico se expande o colapsa cortando con sus lneas de fuerza unconductor, una corriente ser inducida en este conductor.

La corriente inducida en el conductor secundario circula en sentido contrario a lacorriente que circula por el conductor primario.

BobinasCuando un conductor es arrollado formando una bobina, el campo magntico generado al circular unacorriente por l es mucho ms intenso que el campo que se formara en el mismo conductor si este

estuviera estirado axialmente y fuera recorrido por la misma intensidad de corriente. (Fig. 8)

Fig. 8

Adems, para incrementar la intensidad del campo magntico se puede aumentar el nmero de vueltas

de la bobina, o aumentar el nivel de intensidad de corriente circulante por la bobina, o utilizar

materiales de baja reluctancia magntica en el ncleo de la misma. (Fig. 9)

Fig. 9



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Como se explico anteriormente, si una bobina es dispuesta fsicamente cerca de una segunda bobina y

la primera bobina es recorrida por una corriente elctrica, la expansin del campo magntico generado

por esta corriente induce una FEM en la segunda bobina. (Fig. 7)La FEM inducida en una bobina es mucho mayor que la inducida en un conductor recto.

En este sistema, el arrollamiento por el que circula la corriente inductora es elBOBIADO PRIMARIO.

El arrollamiento en el que se induce la FEM es el BOBIADO SECUDARIO. Este principio de induccin, en el que se basan las Bobinas de Ignicin, Alternadores y

Transformadores es denominado IDUCCIO MUTUA. (Fig. 10)

Fig. 10

Recuerde que; para que un campo magntico pueda inducir FEM en un conductor el campo debeestar en movimiento, es decir expandindose o colapsando.

Para que el campo se expanda, la corriente circulante por el conductor inductor debe estarcreciendo.

Para que el campo colapse la corriente circulante por el conductor inductor debe cortarsebruscamente.

Observe la Fig. 10, si el interruptor permanece cerrado el tiempo suficiente, la intensidad de corrienteaumentar hasta el mximo que le imponga la tensin de batera y la resistencia del circuito y luego

quedar estabilizada en ese nivel. En ese punto, al quedar estabilizada la intensidad de corriente, el

campo magntico ya no se expande ms, sus lneas de fuerza ya no cortarn al conductor secundario yla FEM desaparecer.

Cuando se abra el interruptor, la corriente circulante ser cero, el campo magntico colapsar y sus

lneas de fuerza nuevamente cortaran el conductor secundario. Nuevamente se inducir una FEM en elsecundario pero con polaridad opuesta a la generada cuando el campo estaba en expansin. Cuando el

campo este totalmente colapsado la FEM ser nuevamente cero. (Fig 11)



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Fig. 11

Campos Magnticos

Como ya fue explicado, los campos magnticos en movimiento tienen la propiedad de inducir FEM en

conductores, estn arrollados formando una bobina o no.Tambin se vio que si se aumenta la intensidad del campo magntico que atraviesa un determinado

conductor, la FEM inducida ser mayor. (Fig. 9)

As como hay ciertos factores que afectan la intensidad del flujo magntico generado en un bobinado

primario, existen factores que afectan el nivel de tensin (FEM) inducida en el bobinado secundario.

El nivel de tensin inducida en el bobinado secundario depende de:

La intensidad del campo magntico generado en el bobinado primario. El nmero de espiras del bobinado secundario. La velocidad a la que la corriente circulante por el bobinado primario es interrumpida.

La intensidad del campo magntico depende de la intensidad de corriente circulante por el bobinadoprimario. En una bobina determinada, mayor nivel de corriente, mayor densidad de flujo magntico.

Mayor cantidad de espiras en el bobinado secundario que en el primario, resulta en una tensin

inducida en el secundario de mayor amplitud.

El flujo magntico colapsa (se retrae) cuando es interrumpida la corriente circulante por elconductor que forma el bobinado primario, cortando as rpidamente con sus lneas de fuerza elconductor que forma el bobinado secundario. Una rpida interrupcin da como resultado un mayornivel de tensin inducida que el nivel que genera una interrupcin

Electrónica Básica - Volumen 1 - Corriente Continua - Corriente Alternada

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