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La existencia de fenómenos de tipo eléctrico era conocida desde la época de la Grecia clásica, pero hasta que el italiano volta construyó, en 1800, la primera pila eléctrica, capaz de proporcionar una cantidad constante de electricidad mediante métodos químicos. A partir de este momento, los estudios sobre la electricidad se llevaron a cabo de forma acelerada. Así, en 1821, Faraday descubría las relaciones entre electricidad, magnetismo y movimiento, construyendo, diez años después, el primer generador electromagnético y el primer motor capaz de transformar la energía eléctrica en energía mecánica.
Las dos teorías fundamentales en las que se apoyan todas las ramas de la ingeniería eléctrica son las de circuitos eléctricos y la electromagnética. Muchas ramas de la ingeniería eléctrica, como potencia, máquinas eléctricas, control, electrónica, comunicaciones e instrumentación, se basa en la teoría de circuitos eléctricos
INTRODUCCION
DIAGRAMAS DE UN CIRCUITO
DIAGRAMA DE BLOQUES.- describe un circuito o un sistema en forma simplificada .
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DIAGRAMA ESQUEMATICO.- Se usan símbolos estándar para representar los componentes.
a) Esquema usando el símbolo lámpara
b) Esquema usando el símbolo resistencia
Circuito eléctrico Circuito eléctrico o una red eléctrica es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre si en una trayectoria cerrada de forma que pueda fluir continuamente una corriente eléctrica
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Elementos de circuitos
Hay dos tipos de elementos en los circuitos eléctricos: elementos pasivos y elementos activos. Un elemento activo es capaz de generar energía, mientras que un elemento pasivo no.
Los elementos activos mas importantes son las fuentes de tensión o de corriente, que generalmente suministran potencia al circuito conectado a ellas. Hay dos tipos de fuentes: independientes y dependientes
Una fuente independiente ideal es un elemento activo que suministra una tensión o corriente especificada y que es totalmente independiente de los demás elementos del circuito
Una fuente dependiente ideal (o controlada) es un elemento activo en el que la magnitud de la fuente se controla por medio de otra tensión o corriente
LEY DE COULOMB
Movimiento al azar de electrones libres en un conductor
conductores, Aisladores, y SemiconductoresSegún la estructura de la materia los materiales pueden ser clasificados como conductores aisladores y semiconductores
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La unidad eléctrica de carga: El Coulomb
El Coulomb es definido como la carga llevada por 6.242 x1018 electrones
Si 6.242 x1018 electrones pasan a través de un alambre, podemos decir que la carga que pasa a través del alambre es 1C
VOLTAJ E
Cuando las cargas son separadas de un cuerpo y transferido a otro, una diferencia de potencial o voltaje resulta entre ellos
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Definición de voltaje :El Volt
En términos eléctricos, una diferencia en energía potencial está definida como voltaje. En general, la cantidad de energía requerida para separar cargas depende del voltaje desarrollado y la cantidad de carga movida.
Arreglando la ecuación queda.
Por definición, el voltaje entre dos puntos es un voltio si requiere un julio de energía para mover un culombio de carga de un punto para el otro. En forma de ecuación
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dqdwv =
CORRIENTE
Este movimiento de carga es llamada una corriente eléctrica. Mientras más electrones por segundo atraviesan el circuito, a más gran es la corriente. Así, la corriente es la tasa de flujo (o la tasa de movimiento) de carga.
dtdqi =
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EL AMPERE
Desde que la carga es medido en culombios, su tasa de flujo es culombios por segundo. En el sistema SI, un culombio por segundo está definido como un amperio (comúnmente abreviada A).
De esto, traemos que el amperio es la corriente en un circuito cuando un culombio de carga pasa un punto dado en un segundo . El símbolo para corriente es I. Expresado matemáticamente
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Una corriente directa (cd) es una corriente que permanece constante en el tiempo
Una corriente alterna (ca) es una corriente que varia senoidalmente con en el tiempo
III.-RESISTENCIA
La resistencia de un material depende de varios factores
El tipo de materialLa longitud del conductorEl área de la sección transversalLa temperatura
ρ: resistividad en ohm-metros (Ω-m)l: longitud en metros (m)A : área de la sección transversal, (m2).
Donde:
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Efectos de la temperatura
En el caso de la mayoría de los conductores, la resistencia se incremente al elevarse la temperatura, debido al mayor movimiento molecular en el interior del conductor, que obstaculiza el flujo de la carga. La resistencia se incrementa casi en forma lineal al elevarse la temperatura.
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IV.-POTENCIA Y ENERGIA La potencia y la energía entregadas por un elemento son de gran importancia. Por ejemplo, el rendimiento útil o luminosidad de un foco eléctrico puede expresarse en términos de potencia
La potencia es la cantidad de energía entregada o absorbida en cierto tiempo
De aquí se obtiene la ecuación: dtdwp =
La energía absorbida por el elemento se puede calcular de acuerdo a la ecuación anterior replanteándola: pdtdw =
∫∞−
=t
pdtwAl integrar se obtiene:
Si el elemento solo recibe potencia para t ≥
t0 y se hace que t0 = 0, se tiene
∫=t
pdtw0
POTENCIA
Potencia en sistemas eléctricos
Dado que nuestro interés es la potencia eléctrica, necesitamos expresiones para P en términos de cantidades eléctricas. Recordando que voltaje es definido como trabajo por unidad de carga y corriente es la razón de transferencia de carga.
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Remplazando resulta
Relaciones adicionales son obtenidas por sustitución de V=IR y I= V/R
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Potencia absorbida por un elemento
Potencia entregada por un elemento
Potencia absorbida o entregada por un elemento
vip = vip −=
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