Miyeri Lopez G: 09/28/12

1. MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.

Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

El magnetismo se encuentra muy presente, son utilizados en motores, dínamos, transformadores, bobinas, o sea, en los equipamientos eléctricos en general.

El magnetismo puede ser explicado a través del movimiento de los electrones y para determinar si un determinado material magnético o no, basta colocarlo bajo la influencia de un campo magnético, que es generado por el movimiento de cargas eléctricas. El material será magnético se aparecen fuerzas o torques, pudiendo de esta forma, ser llamada como sustancia magnética.

Ecuación

Donde q es la carga eléctrica de la partícula, v es el vector velocidad de la partícula y B es el campo magnético.

2. LEY FUNDAMENTAL DEL MAGNETISMO

“Polos opuestos se atraen, polos iguales se rechazan”

Lo que nos da a entender, es que si ponemos, polo positivo con polo positivo se rechazarán, sin embargo si ponemos polo negativo con polo positivo se atraerán.

3. LÍNEAS DE FUERZA MAGNÉTICA

Líneas de fuerza o líneas de flujo son ondas de fuerza magnética producidas por cargas en movimiento con propiedades electrostáticas sobre las cargas eléctricas en el caso de los imanes son ondas de fuerzas fijas o congeladas que se generan por la:

La energía de la Reacción en cadena de los imanes elementales crea el campo de fuerza magnético.

Las líneas de flujo magnético van del polo norte al sur por la parte externa, retornando del sur al norte por la parte interna del imán o de la bobina.

En el dibujo la representación es en un plano, la líneas de fuerza rodean todo el volumen del imán, de una forma simétrica, La mayor o menor intensidad de un campo magnético, lo representaremos con una mayor o menor densidad de líneas de fuerza. Cuanto más nos alejemos del imán, las líneas estarán más espaciadas, existirá una menor intensidad del campo magnético.

Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que genera un campo magnético. La letra Φ representa el flujo magnético. En el sistema de unidades internacionales es la unidad weber (Wb).

Del mismo modo que en un campo eléctrico, y por análogas razones, las líneas de fueras de un campo magnético son líneas continuas que no se cortar entre sí.

Observación:

· Las líneas de fuerza son cerradas y se distribuyen de "norte a sur" por fuera del imán.

· Las líneas de fuerza son cerradas y se distribuyen de "norte a sur" por dentro del imán

· Todas las líneas de fuerza constituyen el flujo magnético.

Características de las líneas de fuerza de un campo magnético:

· Nunca se cortan ni se cruzan.

· Emergen e inciden perpendiculares a su superficie.

· Son cerradas en sí mismas.

· Van de Sur a Norte por el interior del material ferro magnético.

· Van de Norte a Sur por el exterior del material ferro magnético.

Ecuación:

Ecuación:

E: f.e.m. inducida

n: número de espiras de la bobina

Df: Variación del flujo

Dt: Tiempo en que se produce la variación de flujo

E=-n (Δ∅)/Δt

Siendo:

E: f.e.m. inducida

N: número de espiras de la bobina

Df: Variación del flujo

D: Tiempo en que se produce la variación de flujo

4. PERMEANCIA

La permeancia (P) de un circuito es la reciproca de la reluctancia (P=1/R), y se define como la propiedad de un circuito que permite el paso del flujo magnético o de las líneas de inducción la permeancia corresponde a la conductancia en el circuito eléctrico.

ℜ : λ=I/R=∅/nl

De donde: φ =λ. n. I

El cálculo de la permeancia, se hace a partir de las dimensiones físicas y propiedades magnéticas del trozo de circuito magnético que se considere, por la expresión:

λ= µS/l

Teniendo en cuenta que si, en la fórmula anterior, se toman unidades del sistema internacional, como:

µ = B/H

Y sus unidades:

(wb⁄m^2 )/(A⁄m)=wb/(A.m)

Y por otra parte, el coeficiente de autoinducción, cuya unidad es el henrio (H), lo podemos expresar en:

H = Wb/A

Y despejando: Wb= H. A.

Que sustituyendo en las unidades de la permeabilidad, µ:

wb/mA=HA/mA=H/m

Y utilizando estas unidades de la permeabilidad para las de la permeancia:

λ=μS/l (H⁄(mM^2 ))/m=H

La permeancia es de principal aplicación en circuitos magnéticos con ramas en paralelo, ya que, al igual que ocurre en los circuitos eléctricos, cuando se desea conocer, por ejemplo, la resistencia equivalente de otras varias conectadas en paralelo con valores de sus conductancias

G1, G2, G3,...., Gn, el cálculo es más sencillo:

G G G G = + + + + 1 2 3!! N.

Y en los circuitos magnéticos: λ λ λ λ λ = + + + + 1 2 3!! n

En el cálculo de máquinas eléctricas, es muy corriente utilizar permeancias solamente, en vez de reluctancias, pues se facilita grandemente el cálculo.

5. EL MAXWELL

Maxwell (símbolo: Mx), es la unidad usada en el CGS para medir el flujo magnético. La unidad fue llamada anteriormente line. El nombre de la unidad honra a James Clerk Maxwell, quien presentó la teoría unificada del electromagnetismo; fue establecida por el IEC en 1930.

1 maxwell = 1 gauss × cm² = 10⁻⁸ weber

En un campo magnético de un gauss de medida, un maxwell es el total del flujo alrededor de la superficie en un área de un centímetro cuadrado perpendicular al campo.

Su equivalente en el Sistema Internacional es el weber.

El weber o weberio (símbolo Wb) es la unidad de flujo magnético o flujo de inducción magnética en el Sistema Internacional de Unidades equivalente al flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme. Es representado simbólicamente por Wb. El nombre de esta unidad fue dado en honor al físico alemán Wilhelm Eduard Weber.

1 Wb = 1 V·s = 1 T·m² = 1 m²·kg·s^-2·A^-1.

Su equivalente en el Sistema Cegesimal de Unidades (CGS) es el maxwell. 1 maxwell = 10^-8Wb

Submúltiplo

El más común de esta unidad de medida es el siguiente:

Valor	Símbolo	Nombre
10^-1 Mx	dMX	decimaxwell

6. EL GABUS (MAGNETISMO)

La ley de gauss del magnetismo establece que el flujo magnético a través de cualquier superficie cerrada siempre es cero:

Este enunciado se basa en el hecho experimental de que polos magnéticos aislados (o monopolos) nunca se han detectado e incluso no existan.

La figura muestra el campo eléctrico asociado a una barra aislante que tiene cantidades iguales de carga positiva y negativa situadas en los extremos opuestos. Éste constituye un ejemplo de dipolo eléctrico.

La figura muestra el caso análogo de un dipolo magnético, tal como la familiar barra imantada, con un polo norte en un extremo y un polo sur en el otro extremo.

En este nivel, los casos eléctrico y magnético son muy similares. De hecho, podríamos ser llevados a postular la existencia de polos magnéticos individuales análogos a las cargas eléctricas; tales polos, si existiesen, producirían campos magnéticos (semejantes a los campos eléctricos producidos por las cargas) proporcionales a la intensidad de los polos e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia desde el polo.

En las fuentes dipolares, el flujo neto siempre es cero. Si hubiera una fuente magnética monopolar, podría dar una integral de área distinta de cero. La divergencia de un campo vectorial es proporcional a la densidad de la fuente puntual, de modo que la forma de la ley de Gauss para los campos magnéticos es entonces, una declaración de la inexistencia de monopolos magnéticos.

7. RELUCTANCIA (MAGNETICA)

La reluctancia magnética de un material o circuito magnético es la resistencia que este posee al paso de un flujo magnético cuando es influenciado por un campo magnético. Se define como la relación entre la fuerza magnetomotriz (f.m.m.) (la unidad del SI es el amperio, aunque a menudo se la llama amperio vuelta) y el flujo magnético (SI: weber). El término lo acuñó Oliver Heaviside en 1888.

La reluctancia R de un circuito magnético uniforme se puede calcular como:

Donde:

§ R -> reluctancia, medida en amperio (también llamado amperio vuelta) por weber (A^v/_Weber). Esta unidad es equivalente al inverso del Henrio (H^-1) multiplicado por el número de espiras .

§ l -> longitud del circuito, medida en metros.

§ μ -> permeabilidad magnética del material, medida en H/m (henrio/metro).

§ A -> Área de la sección del circuito (sección del núcleo magnético), en metros cuadrados.

Cuanto mayor sea la reluctancia de un material, más energía se requerirá para establecer un flujo magnético a través del mismo. El acero eléctrico es un material con una reluctancia sensiblemente baja como para fabricar máquinas eléctricas de alta eficiencia.

La ecuación para calcular la reluctancia es:

8. CAMPO ELECTROMAGNÉTICO

Un campo electromagnético es un campo físico, de tipo tensorial, producido por aquellos elementos cargados eléctricamente, que afecta a partículas con carga eléctrica.

Convencionalmente, dado un sistema de referencia, el campo electromagnético se divide en una "parte eléctrica" y en una "parte magnética".

Esto ilustra la relatividad de lo que se denomina "parte eléctrica" y "parte magnética" del campo electromagnético.

Los campos electromagnéticos (EMF, por sus siglas en inglés) son áreas de energía que rodean a los dispositivos eléctricos. Los cables de alta tensión, los cables y los aparatos eléctricos producen EMF. Para algunas personas la relación entre la exposición a EMF y el cáncer es motivo de preocupación. Algunos estudios han relacionado la exposición a EMF a un mayor riesgo de leucemia en la infancia, pero la evidencia es débil. Otros estudios han registrado que no hay ninguna conexión entre la exposición a EMF y cánceres en los niños.

En adultos, los estudios sobre la exposición a EMF bajo los cables de alta tensión y las mantas eléctricas presentan pocas evidencias de relación con el cáncer. Los EMF pueden reducir la frecuencia cardiaca e interfieren con la actividad eléctrica del cerebro durante el sueño. Eso puede o no afectar la salud.

Representa una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad $\mathbf{v}$ , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación:

F= qv . B

Donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. Su formula resultante:

lFl = lql lvl lBl . Sin

9. AMPERIO VUELTA (Amperio-vuelta [A-v]).

El amperio-vuelta es una unidad de fuerza magnetomotriz, y se abrevia como Av. Se define como el producto del número de espiras de una bobina por el número de amperios de intensidad de la corriente que la atraviesa. Por ejemplo, una corriente de 2 A que circula por una bobina de 10 espiras produce una f.m.m. de 20 Av.

La resultante del amperio-vuelta del campo y del inducido crea un flujo que está dirigido diagonalmente hacia la parte superior de la derecha y se concentra más en los bordes polares de entrada. Es decir, que está distorsionado en sentido contrario al del movimiento. Como la zona neutra es perpendicular a la dirección del flujo resultante, también se desplaza hacia atrás. Por consiguiente, las escobillas se deben retrasar en un ángulo β.

10. EL AMPERÍMETRO

Amperímetro se emplea para medir la intensidad que circula a través de un elemento de un circuito. Se coloca en serie con el elemento cuya intensidad se desea medir.

El amperímetro ideal sería aquel en que se produjera una caída de tensión nula entre sus extremos. Esto equivale a decir que presentase entre sus terminales una resistencia cero (cortocircuito). En realidad siempre hay una resistencia, aunque pequeña, lo que lleva consigo la aparición de errores en las medida.

La indicación de la resistencia interna del amperímetro se hace mediante la caída de tensión producida ente sus bornas cuando pasa la intensidad tope de escala, Vfe. El valor de RA es característico del amperímetro para a cada escala (Ra será mayor para escalas de intensidad inferiores).

Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un multímetro que mida miliampere (mA).

11. MEDICIÓN DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZ

El trabajo realizado para mover la carga eléctrica recibe el nombre de fuerza electromotriz (fem).

La fem es el trabajo que tiene que realizar el generador para que se muevan las cargas del circuito. Sea q la cantidad de carga que pasa por cualquier sección del circuito en un intervalo de tiempo determinado, y T el trabajo realizado por el generador; la fem viene dada por:

E = T/q

La unidad de fem es el voltio =

v = 1J/1C

No hay que confundir el concepto fem con el de diferencia de potencial. La fem es la causa del movimiento de las cargas dentro del propio generador, mientras que la diferencia de potencial es la causa del movimiento de las cargas en el resto del circuito. Por tanto, un generador o fuente de fem es un dispositivo que transforma energía eléctrica.

Está se presenta manteniendo constante una diferencia de potencial entre los bornes del generador. Esta diferencia se denomina tensión, se simboliza por U.

Potenciómetro

En el potenciómetro a emplear en un trabajo práctico, la resistencia interna del conductor de la caja es siempre de 160 Ω dividida en 15 resistencias de 10 Ω y una resistencia que se puede variar en forma continua de 0 a 10 Ω. Esta escala de resistencia se puede convertir en una escala de tensión si se conoce la corriente que circula por el circuito (V=i R). El equipo que se utilizará en el TP posee una escala de tensión que puede utilizarse cuando la intensidad de corriente es de 10 m A. Para regular esta corriente se agrega una resistencia externa R.

La pila patrón

Empleada es la de Weston que tiene una FEM de 1,0186 volts a 25°C y un coeficiente de temperatura de 4x10-5 Volt/ºC. Se usa un recipiente hermético en forma de H con alambres de platino que atraviesan el vidrio para hacer contacto con los elementos. El ánodo (negativo) consiste en una amalgama de cadmio (12% de Cd en peso) cubierta con cristales de sulfato de cadmio hidratado (CdSO4.8/3H2O). El cátodo consta de mercurio cubierto por una pasta de Hg2SO4. La solución que cubre ambos electrodos está saturada en CdSO4 y existe, a fin de evitar problemas por dilatación, un pequeño espacio de aire. Al ser colocada la pila patrón en el circuito, debe evitarse que por la misma circulen más de 10-4 A (0.1 mA). Para ello se debe colocar una resistencia protectora (Rp) en serie con la pila durante la normalización de un potenciómetro.

Si E´ es la diferencia de potencial de la pila que se desea medir, se tiene que:

E'= i (Ri + Rv)

El término iRv es la caída de potencial entre los bornes del voltímetro, y es entonces lo que se mide con él.

La ecuación resulta entonces:

E' iRi + V

Si se toma V como la fuerza electromotriz de la pila, se comete un error por defecto en la diferencia de potencial E' que vale iR , siendo V = iRv V = iRv.

Y la fuerza electromotriz de la pila es tanto más próxima al valor correcto de la diferencia de potencial de la pila cuanto mayor sea RV con respecto a Ri.

Multímetro digital

Otra forma de medir el potencial de una pila es a través de un multímetro digital. Estos equipos permiten realizar medias de resistencia, corriente, voltaje con corriente continua y voltaje con corriente alterna. El equipo que se utilizará en el trabajo práctico es el multímetro Keithley Modelo 175 A Autorangin DMM

12. UNIDAD DE MEDIDA DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

La unidad de medida de resistencia eléctrica es el OHMIO (W), nombre en honor del físico alemán OHM. Al ser una pequeña cantidad se emplean sus múltiplos:

1 KILOOHMIO = 10 exponente a la 3 ohmios

1 MEGAOHMIO = 10 exponente a la 6 ohmios

1 OHMIO = 0,001 K = 0,000001 M

La dificultad que ofrece el conductor al paso de una corriente eléctrica se llama resistencia eléctrica y se mide en OHMIOS (W).

Así pues, tras definir estas magnitudes podemos relacionarlas por medio de la llamada LEY DE OHM, que nos dice que la intensidad es directamente proporcional a la tensión o voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.

OHMIOS

De acuerdo a la ley de Ohm tenemos que:

13. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES(AISLADORES)

Materiales conductores

Son aquellos que ofrece poca resistencia al flujo de electrones o electricidad dejando pasar fácilmente la corriente eléctrica, de manera semejante como las tuberías conducen agua a través de un circuito hidráulico. Para que un cuerpo sea conductor necesita tener átomos con muchos electrones libres, que se puedan mover con facilidad de un átomo a otro.

Los conductores utilizados en instalaciones eléctricas son generalmente alambres de cobre o de aluminio, desnudos o recubiertos con algún tipo de material aislante que son los que actúan como paredes de protección e impidiendo que los electrones puedan moverse fuera de los alambres al ser contactados por objetos conductores externos.

La cantidad de corriente que puede circular por un alambre o conductor, depende del material utilizado en su fabricación, del tamaño de su diámetro o calibre y del tipo de aislante que lo protege.

Materiales Aislantes

Son los que no permiten el paso e intercambio de electrones periféricos siendo sus átomos normalmente estables, es decir, que no permiten el paso de la corriente eléctrica. Algunos materiales aislantes son:

La madera.

El vidrio.

El plástico.

Algunos materiales son usados en el recubrimiento de los alambres conductores, esto hace que la corriente circule por el interior del conductor y sus electrones no salgan al exterior del alambre, protegiéndonos así de descargas o choques eléctricos.

En los alambres conductores para instalaciones eléctricas suelen usarse revestimientos de plástico como aislantes; para los hilos de cobre de algunas bobinas como las que se emplean para la construcción de algunos transformadores, suelen aislarse con una delgada capa de barniz. Para las líneas de alta tensión suelen usarse buenos materiales aislantes como el vidrio, porcelana u otro material cerámico, esto se debe a que las altas tensiones ocasionan los arcos eléctricos.

La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos.

Aisladores tipo espiga, Especificaciones técnicas:

Tipo	Unidades	Especificaciones modelo
Norma ANSI	*	C 29,2
Clase	*	55-4
Dimensiones	[mm]	111,1X139,7
Distancia de Fuga	[mm]	228,6
Voltaje de Aplicación	[KV]	15
Distancia de Arco	[mm]	127
Altura Mínima de Espiga Recomendada	[mm]	127
Resistencia al Cantiléver	[KN]	13,4
Tensión de Arco Seco	[KV]	70
Tensión de Arco Húmedo	[KV]	40
Descarga Crítica de Impulso Positivo	[KV]	110
Descarga Crítica de Impulso Negativo	[KV]	140
Voltaje de Perforación a Frecuencia Industrial	[KV]	95
Peso Neto por Unidad Aprox.	[Kg]	1,84
Cantidad por Embalaje	[Unid]	12
Material	*	Porcelana
Color	*	Gris Cielo

Los aisladores utilizados en la construcción de la línea alrededor de 40 aisladores, estos aisladores son utilizados en el proyecto en estructuras de arranque, estructuras portantes, portantes en ángulo las dimensiones de estos aisladores:

Aisladores tipo disco, especificaciones técnicas:

Tipo	Unidades	Especificaciones modelo
Norma ANSI	*	C 29,2
Clase	*	52-1
Dimensiones	[mm]	140X165
Distancia de Fuga	[mm]	178
Resistencia Electromecánica Combinada	[KN]	44
Resistencia Mecánica de Impacto	[N*m]	5
Tensión de Prueba	[KV]	22,2
Tensión de Arco Seco	[KV]	60
Tensión de Arco Húmedo	[KV]	30
Descarga Crítica de Impulso Positivo	[KV]	100
Descarga Crítica de Impulso Negativo	[KV]	100
Voltaje de Perforación a Frecuencia Industrial	[KV]	80
Voltaje de Radio Interferencia	[KV]	7,5
Máximo Voltaje de Radio Interferencia	[UV]	50
Peso Neto por Unidad Aprox.	[Kg]	2,5
Cantidad por Embalaje	[Unid]	6
Material	*	Porcelana
Color	*	Gris Cielo

Los aisladores tipo disco utilizados en la línea son xx y de marca, estos van principalmente en las estructuras de remate, arranque, de anclaje y semianclaje.

14. CIRCUITO ELÉCTRICO

Es una representación pictórica de un circuito eléctrico. Muestra los diferentes componentes del circuito de manera simple y con pictogramas uniformes de acuerdo a normas, y las conexiones de poder y de señales entre los dispositivos. El arreglo de los componentes e interconexiones en el esquema generalmente no corresponde a sus ubicaciones físicas en el dispositivo terminado.

15. LEY DE OHM Y SUS FORMULAS

La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático

alemán George, es una de las leyes fundamentales

de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los

valores de las unidades básicas presentes en cualquier

circuito eléctrico como son:

1. Tensión o voltaje "E", en volt (V).

2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).

3. Resistencia "R" en ohm de la carga o consumidor
conectado al circuito.

E = I x R encontrando voltaje

Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por
un circuito eléctrico cerrado, es directamente
proporcional a la tensión o voltaje aplicado,
e inversamente proporcional a la resistencia en ohm
de la carga que tiene conectada.

FÓRMULA MATEMÁTICA GENERAL DE REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE OHM

Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:

I = E/R

VARIANTE PRÁCTICA:

Aquellas personas menos relacionadas con el despeje
de fórmulas matemáticas pueden realizar también los
cálculos de tensión, corriente y resistencia correspondientes
a la Ley de Ohm, de una forma más fácil utilizando el
siguiente recurso práctico:

V / I. R

Con esta variante sólo será necesario tapar con un
dedo la letra que representa el valor de la incógnita
que queremos conocer y de inmediato quedará indicada
con las otras dos letras cuál es la operación
matemática que será necesario realizar.

16. LEY DE LA POTENCIA ELÉCTRICA (LEY DE WATT) FORMULAS

Potencia eléctrica

Potencia es la velocidad a la que se consume la energía.

También se puede definir Potencia como la energía desarrollada o consumida en una unidad de tiempo, expresada en la fórmula

P = E/t

Si la unidad de potencia (P) es el watt (W), en honor de Santiago Watt, la energía (E) se expresa en julios (J) y el tiempo (t) lo expresamos en segundos, tenemos que:

1 watt = 1 julio/ 1 segundo

Entonces, podemos decir que la potencia se mide en julio (joule) dividido por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.

Además, diremos que la unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.

Como un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 julio (joule) de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.

Para entenderlo, hagamos un símil: Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene.

Cálculo de la potencia

Para calcular la potencia que consume un dispositivo conectado a un circuito eléctrico se multiplica el valor de la tensión, en volt (V), aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre (expresada en ampere).

Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente fórmula:

P = V • I

Expresado en palabras: Potencia (P) es igual a la tensión (V) multiplicada por la Intensidad (I).

Como la potencia se expresa en watt (W), sustituimos la “P” que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la “W” de watt, tenemos también que: P = W, por tanto,

W = V • I

Expresado en palabras: Watt (W) es igual a la tensión (V) multiplicada por la Intensidad (I).

Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo y la tensión o voltaje aplicado (V) y queremos hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito, despejamos la fórmula anterior y realizamos la operación matemática correspondiente:

I = W/ V

Si observamos la fórmula W = V • I veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito eléctrico son directamente proporcionales a la potencia; es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia también aumenta o disminuye de forma proporcional.

Entonces podemos deducir que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente (I) que fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado.

1 watt = 1 volt · 1 ampere

A modo de ejemplo, resolvamos el siguiente problema:

¿Cuál será la potencia o consumo en watt de una ampolleta conectada a una red de energía eléctrica doméstica monofásica de 220 volt, si la corriente que circula por el circuito de la ampolleta es de 0,45 ampere?

Sustituyendo los valores en la fórmula tenemos:

P = V • I
P = 220 • 0,45
P = 100 watt

Es decir, la potencia de consumo de la ampolleta será de 100 W.

Si en el mismo ejemplo quisiéramos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la ampolleta y conocemos la potencia y la tensión o voltaje aplicada al circuito, usamos la fórmula

I = W/ V

Si realizamos la operación utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

I = W/V = 100/200 = 0,45 A

Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, también se pueden utilizar cualquiera de las dos fórmulas siguientes:

P = I2 . R

Con la primera, el valor de la potencia se obtiene elevando al cuadrado el valor de la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito, multiplicando a continuación ese resultado por el valor de la resistencia en ohm o ohmio (Ω) que posee la carga o consumidor conectado al propio circuito.

Con la segunda fórmula obtenemos el mismo resultado elevando al cuadrado el valor del voltaje de la red eléctrica y dividiéndolo a continuación por el valor en ohm u ohmio (Ω) que posee la resistencia de la carga conectada.

17. PRIMERA Y SEGUNDA LEY DE KIRCHHOFF (CIRCUITOS SERIE Y PARALELOS) FORMULAS

PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF

En un nudo la suma de todas las intensidades que entran es igual a la suma de todas las intensidades que salen.

O, lo que es lo mismo, la suma algebraica de las intensidades que entran y salen de un nudo es cero.

Según esta ley, las cargas eléctricas que llegan a un nudo tienen necesariamente que salir del mismo, por lo tanto la suma de las intensidades que entran tiene que ser igual que la de las que salen.

Tomando como convenio que las corrientes entrantes son positivas y las salientes negativas, se cumple siempre que la suma de las intensidades entrantes es igual a la suma de las salientes, con lo que la suma algebraica de ambas es cero.

En el esquema eléctrico del circuito representaremos el sentido de las corrientes mediante flechas orientadas según el convenio elegido.

SEGUNDA LEY DE KIRCHHOFF O DE LAS TENSIONES

En toda malla o circuito cerrado, la suma de todas las fem proporcionadas por los generadores es igual a la suma de las caídas de tensión producidas en las resistencias del circuito.

O también, la suma algebraica de tensiones a lo largo de un camino cerrado es cero.

Estableceremos el siguiente convenio para las tensiones que intervienen en el circuito:

La fem de un generador irá siempre del polo negativo al positivo, independientemente de la dirección de la corriente.
El sentido de la caída de tensión en una resistencia depende del de la corriente, será positivo en el terminal de la resistencia por el que entra y negativo en el de salida.

Representaremos el sentido de las corrientes mediante flechas y el de las tensiones mediante los signos + y – según sea mayor o menor el potencial de los extremos de los elementos: en las resistencias será + en el terminal por el que entra la corriente y - por el terminal de salida y en las fuentes + en el borne positivo y - en el negativo. También podremos indicar el sentido de las tensiones mediante flechas orientadas hacia el punto de mayor potencial en cada elemento.

En el circuito de la figura hemos representado la tensión E de la fuente como una flecha orientada desde el polo - hacia el polo+ y las caídas de tensión en las resistencias como flechas de sentido opuesto a la corriente que atraviesa cada resistencia. Observa los signos y los sentidos de las flechas.

Al analizar un circuito asignaremos un sentido de circulación de la corriente en cada rama del circuito, después vamos dando sentido a las tensiones en cada elemento: en las fuentes del borne - al borne + y en cada resistencia el opuesto al de la corriente de rama que la atraviesa.

18. CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA (DIAGRAMA)

Un circuito de corriente alterna consta de una combinación de elementos (resistencias, capacidades y autoinducciones) y un generador que suministra la corriente alterna.

Una fem alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme producida entre los polos de un imán.

v=V₀ sen (w t)

19. CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA (DIAGRAMA)

Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.

20. corriente continua pulsante (diagrama)

La corriente alterna se convierte en Corriente Continua Pulsante donde sólo existen semiciclos positivos.

21. ONDA DE LA CORRIENTE ALTERNA

La señal que se recoge de la red tiene esta forma senoidal:

Dicha señal la denominados onda completa de corriente alterna. Es la onda que observaremos si la miramos a través de un osciloscopio.

En esta señal hemos convertido los semiciclos negativos de la corriente alterna en semiciclos positivos, a esto se le llama onda completa continua. Esta señal estaría muy bien, si nuestros aparatos de consumo domésticos no fuesen tan exigentes.

22. ONDA DE LA CORRIENTE CONTINUA

Es toda corriente que mantiene siempre la misma polaridad, o lo que es lo mismo, los electrones siempre circulan en la misma dirección, del polo positivo hacia el polo negativo. El más claro ejemplo de corriente continua es la que suministran las pilas, en las que siempre hay un polo positivo (+) y un polo negativo (-). Si observamos la imagen siguiente podemos ver que la forma de onda de la corriente continua es una línea continua, que mantiene siempre el mismo valor de voltaje y la misma polaridad.

Forma de onda de la corriente continua

23. FRECUENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA

24. VALOR PICO A PICO DE LA CORRIENTE ALTERNA

Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0.

Valor de pico a pico (Vp-p): se le denomina a la amplitud total entre los picos de la onda positiva y la negativa consecutiva. Es por consiguiente, el doble del valor máximo.

Durante cada ciclo ciclo completo de la señal de CA siempre hay dos valores máximos o valores pico, uno para el ciclo positivo y el otro para la otra mitad, el ciclo negativo. La diferencia entre el valor d épico positivo y el valor d épico negativo se conoce como el valor pico a pico de la señal senoidal.

25. VALOR MÁXIMO DE LA CORRIENTE ALTERNA

El punto en que toma el valor máximo se llama CRESTA o PICO.

Como su nombre indica, son los valores tanto positivos como negativos, que pueden alcanzar en las puntas de las crestas, tanto en tensiones como en intensidades.

26. VALOR EFICAZ DE LA CORRIENTE ALTERNA

El valor eficaz es el equivalente en la alterna al de una corriente continua que produce el mismo calor (es decir provee la misma energía).

El valor eficaz de una corriente alterna es una de sus magnitudes más importantes. Dado que una señal alterna varía en el tiempo, no entrega la misma energía que una corriente continua con el mismo valor que el máximo de la alterna. El valor eficaz es el equivalente en la alterna al de una corriente continua que produce el mismo calor (es decir provee la misma energía). Si la señal alterna tiene forma senoidal, el valor eficaz se calcula como: