FUERZA ELECTROMOTRIZ Y

CIRCUITO DE CORRIENTE

ALTERNA

Grupo Nº 2

Integrantes:

Marcos Torres 17.828.619

Carlos Benítez 17.036.762

Asignatura: Física II

Agosto 2014

FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM)

Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o

dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una

diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha

fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito

cerrado.

A. Circuito eléctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación

de la corriente eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso). B. Circuito eléctrico

cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de

un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM

o batería.

La fuerza electromotriz mide la energía que el generador transforma en energía eléctrica por cada

unidad de carga que lo atraviesa.

y, por tanto, , energía que suministra el generador al circuito.

Asimismo, la potencia del generador será:

Los generadores reales se caracterizan por su fem y por su resistencia interna. Es decir, un generador

transforma en energía eléctrica otras formas de energía y, cuando es recorrido por una corriente, se

calienta. Esto representa una pérdida de potencia suministrada al circuito exterior.

Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energía eléctrica, entre los que podemos

citar:

Pilas o baterías. Son las fuentes de FEM más conocidas del gran público. Generan

energía eléctrica por medios químicos. Las más comunes y corrientes son las de carbón-

zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay también de

níquel-cadmio (NiCd), de níquel e hidruro metálico (Ni-MH) y de ión de litio (Li-ion),

recargables. En los automóviles se utilizan baterías de plomo-ácido, que emplean como

electrodos placas de plomo y como electrolito ácido sulfúrico mezclado con agua

destilada.

Máquinas electromagnéticas. Generan energía eléctrica utilizando medios

magnéticos y mecánicos. Es el caso de las dinamos y generadores pequeños

utilizados en vehículos automotores, plantas eléctricas portátiles y otros usos

diversos, así como las de gran tamaño empleados en las centrales hidráulicas,

térmicas y atómicas, que suministran energía eléctrica a industrias y ciudades.

CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNA.

Llamamos corriente alterna a la corriente que cambia constantemente de polaridad, es decir,

es la corriente que alcanza un valor pico en su polaridad positiva, después desciende a cero

y, por último, alcanza otro valor pico en su polaridad negativa o, viceversa, es decir,

primero alcanza el valor pico en su polaridad negativa y luego en su polaridad positiva.

La polaridad es importante, porque es cierto que puede tener una señal senoidal, pero una

señal senoidal puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua. Así que es

importante tener claro que la corriente alterna cambia de polaridad, independientemente

de la forma o apariencia que tenga su señal en un osciloscopio.

En los circuitos de corriente alterna existen tres tipos o clases de receptores, las resistencias,

las bobinas y los condensadores. Pues bien, ahora vamos a analizar cómo se comportan

estos receptores cuando se les somete a la circulación de una corriente alterna.

Circuito con resistencia

En este tipo de circuito, tanto la intensidad como la tensión se encuentran en fase entre

ellas. También, podemos decir que se cumple la ley de ohm, aunque los valores no son los

totales, es decir, hay que utilizar la tensión y la intensidad eficaz, nunca la de pico. Este es

un error frecuente cuando se efectúan cálculos con este tipo de circuitos. Así que

disponemos de la siguiente ecuación con los valores de la tensión y la intensidad eficaces:

Circuito con bobina

Si hacemos circular una corriente alterna por una bobina, aparecerá un campo magnético.

Las líneas de fuerza generadas en ese campo magnético cortan a los conductores de la

bobina, por tanto, se genera unas f.e.m. que se oponen a la corriente que las ha generado

(ley de Lenz).

Ahora bien, según lo dicho, como la corriente es alterna cuando la función senoidal tiende a

subir también lo hace el campo magnético y, aparecen las f.e.m. que oponen una resistencia

a la corriente. Esta es la razón, por la cual, la intensidad siempre se desfasa 90° respecto a

la tensión en un circuito con una bobina.

Cuando la función senoidal de la corriente disminuye, el campo magnético también

disminuye, pero se producen otra f.e.m. que oponen resistencia a que desaparezca la

corriente, en este momento, se dice que la bobina descarga sobre el generador el campo

magnético generado.

La oposición que realizan las f.e.m. se denominan reactancia inductiva y es un concepto

que se puede calcular con la siguiente ecuación:

Dónde:

XL: Es la reactancia inductiva expresada en ohmios.

f: Es la frecuencia expresada en hertzios.

L: Es el coeficiente de autoinducción de la bobina, expresada en henrios.

Circuito con condensador

Cuando conectamos un condensador a un generador de corriente alterna, sucede que,

mientras se está cargando el condensador, la tensión va creciendo, mientras que la

intensidad va disminuyendo. Por este motivo, podemos decir que en un circuito con

condensador primero aparece la intensidad y después la tensión. Este adelanto de la

intensidad respecto a la tensión corresponde a 90°.

A la resistencia que hace el condensador a la corriente se le denomina reactancia

capacitiva (Xc), cuya fórmula para poder calcularla es:

LAS ECUACIONES DE MAXWELL

En 1873 J.C. Maxwell publicó su famosos “Tratado de

electricidad y magnetismo”[Max54] que recogía en forma

matemática algunas leyes experimentales conocidas. Apartedel

interés fundamental de este tratado en Física, no es desdeñable

su interés matemáticohistórico. Allí por ejemplo aparece una

de las primeras demostraciones del teorema de Sto-kes,

alcanzan protagonismo los operadores diferenciales

divergencia y rotacional y se atisbael germen de lo que es el

actual cálculo vectorial.Estas leyes se pueden describir como

unas ecuaciones diferenciales, llamadasecuacionesde Maxwell, que deben satisfacerE,

laintensidad de campo eléctrico(fuerza por unidad decarga) yB,lainducción magnética, que

son dos campos vectoriales enR3dependientes deltiempo que representan los fenómenos

electromagnéticos. En ausencia de cargas y corrientes,

Las ecuaciones de Maxwell son: