CIRCUITOS ELÉCTRICOS

1.1 Carga, corriente, tensión y potencia.

Carga:

Es una propiedad eléctrica de las partículas atómicas de las que se compone la materia medida en coulomb (C). Así mismo, la cantidad básica en un circuito eléctrico es la carga eléctrica.

Cabe señalar los siguientes puntos sobre la carga eléctrica:

·         El coulomb es la cantidad grande para medir las cargas. En 1 C de carga hay: 6.24x10¹º electrones. Así los valores de las cargas son pC, nC o µC.

·         De acuerdo con investigaciones experimentales las únicas cargas que ocurren en la naturaleza son múltiplos enteros de la carga electrónica    e= -1.602x10⁻¹⁹C

·         La ley de la conservación de la carga establece que la carga no puede ser creada ni destruida, solo transferida. Así la suma algebraica de las cargas eléctricas en un sistema no cambia.

Ejemplo. ¿Cuánta carga representan 4600 electrones?

Cada electrón tiene  e= -1.602x10⁻¹⁹C . Por lo tanto 4600 electrones tendrán

 e= -1.602x10⁻¹⁹C/electrón x 4600 electrones = -7.369x10⁻¹⁶C

Corriente: 

Es la velocidad de la carga respecto al tiempo, medida en amperes (A). Hay dos tipos de corriente, de uso más común, que son la corriente directa (cd) y la corriente alterna (ca).

Corriente directa (cd): es una corriente que permanece constante en el tiempo. Se maneja principalmente en las baterías y pilas, en otras palabras es energía almacenada en cierto dispositivo.

Por convención el símbolo ɪ.

Corriente alterna (ca): es una corriente que varía senoidalmente con el tiempo. Esta corriente se emplea en los hogares para accionar el acondicionador de aire, el refrigerador, la televisión y diversos aparatos electrónicos que encontramos en los hogares.

Tensión (diferencia de potencial): es la medida requerida para mover una carga unitaria a través de un elemento, medida en volts (V).

La tensión vₐ𑃹 entre dos puntos a y b en un circuito eléctrico es la energía necesaria para mover una carga unitaria desde a hasta b.

vₐ𑃹=dw/dq

Donde w es la energía en Joules (J), y q es la carga en coulombs (C).

  

También tenemos:

1 volt = 1 joule/Coulomb

  

Potencia:

El término de potencia se aplica para indicar que tanto trabajo (conversión de energía) puede realizarse en una cantidad específica de tiempo; es decir, potencia es la velocidad a la que se realiza un trabajo. Como la energía se mide en Joules (J) y el tiempo en segundos (s), la potencia se mide en Joules sobre segundos   . El ritmo, en Joules por segundo, con el que se transfiere es la potencia expresada en vatios. Además el producto de tensión por intensidad de corriente de la potencia eléctrica.

P=VI   ;  1 Watt (W)= 1V.1P

Tomando en cuenta lo explicado anteriormente:

V.A= (J/C).(C/S) = (J/C) = W

En un sentido más preciso la potencia es la derivada de la energía con respecto al tiempo

P=dw/dt

Ejemplo. Determine la potencia que sale de un motor de cd alimentado de una fuente de 120 volts con 5 amperes de corriente.

P= (5A)(120V)= 600W

El motor tiene una potencia de 200 watts o, en su caso, 0.6 KW.

                         

 1.2.- Balance de potencia y energía.

La energía eléctrica en joule se calcula cuando se trata de condensadores e inductores (bobinas), los cuales acumulan energía en un campo eléctrico o magnético, respectivamente. El ritmo, en joule por segundo, con el que la energía se transfiere es la potencia expresada en volts. Además, el producto de la tensión por intensidad de corriente da la potencia eléctrica P=VI. También V.A=(J/C)(C/S)=J/S=W. En un sentido más preciso, la potencia es la derivada de la energía con respecto al tiempo P=dw/dt, de tal forma que la potencia P es generalmente función del tiempo.

1.3 Concepto y relaciones fundamentales.

El elemento del circuito que acumula energía en forma de campo magnético es el inductor o bobina (inductancia). Con una corriente variable con el tiempo, la energía se acumula durante una parte del ciclo en el elemento y durante la otra parte del ciclo se devuelve a la fuente. Cuando el inductor se desconecta de la fuente, el campo magnético desaparece, y por lo tanto, no hay energía acumulada en el elemento. Las bobinas que se encuentran en los motores eléctricos, en los transformadores y en dispositivos similares son inductancias, y por lo tanto, deben tenerse en cuenta en la representación del circuito correspondiente.

Las expresiones de la potencia y de la energía son las siguientes:

p=vi=L(di/dt) i= d /dt[½Li²]

ʷʟ=ᶴp dt = ᶴ Li dt= ½ L [ i₂²  - i ²₂]

La energía acumulada en el campo magnético de una inductancia es ʷʟ= ½ Li²

RESISTENCIA

Es el flujo de la carga a través de cualquier material encuentra una fuerza opuesta similar, en  muchos aspectos, a la fricción mecánica. Esta oposición debida a las colisiones entre electrones, y entre electrones con otros átomos del material.

La resistencia de cualquier material con un área uniforme de su corte transversal se determina por los cuatro factores siguientes:

1.- Material.

2.- Longitud.

3.- Área de la sección transversal.

4.- Temperatura. 

CAPACITANCIA

Es la propiedad de un circuito eléctrico, que le permite almacenar energía eléctrica por medio de un campo electrostático y liberar esta energía posteriormente que existe siempre en dos conductores que estén separados por un material aislante y tengan una diferencia de potencial entre sí. Los dispositivos que introducen capacitancia a los circuitos se llaman capacitores, estos se pueden cargar conectando baterías o generadores a sus placas.

La capacitancia es una medida de lo bien que un capacitor puede almacenar carga eléctrica. Para ser exactos, la capacitancia es proporcional a la cantidad de carga (en coulombs) se almacena en el capacitor.

La unidad de capacitancia es el Farad, la ecuación que da la capacitancia es:

C= Q/E   ; donde:

C es la capacitancia, dada en farads, Q es la carga en una placa medida en coulombs  y E es la tensión aplicada al capacitor.

Dorry Domínguez Diana Laura

Hernández Hidalgo Steffany Valeria

Ordoñez Morales Luis Alberto

Orozco Muñoz Magdiel