0102) variables eléctricas

8/18/2019 0102) Variables Eléctricas

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02) Variables Eléctricas

Capítulo 01)

Principios de Electricidad

FACULTAD DE CE!CA" E#ACTA"DEPA$TA%E!T& DE CE!CA" F'"CA"

F%F 1(( ELECT$CDAD %A*!ET"%&!*E!E$'A E! "E*U$DAD P$EVE!C+! DE $E"*&"


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Contenidos

• Corriente Eléctrica,• Volta-e . Fuentes de Volta-e,• Potencia,


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Electrones Libres• Los /ateriales estn

constituidos por arios to/os3ue poseen partículas concar4a eléctrica 5protones .

electrones),• En los conductores eléctricos

co/o el cobre u otros /etaleslos electrones de las 6rbitas/s le-anas no per/anecenunidos a sus respectiosto/os . ad3uieren libertad de/oi/iento al interior del/aterial, Estas partículas se

deno/inan electrones libres,


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Conductor Aislado

• En un conductor aislado los electrones libres se7allan en /oi/iento aleatorio debido a laa4itaci6n tér/ica, –

Cada electr6n se /uee a una rapide8 pro/edio /u.4rande 5/illones de 9/:7ora)

• !o e;iste nin4


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Conductor con>atería

• Al /is/o conductor delar4o L le conecta/os unabatería de olta-e V en los

e;tre/os – "e produce un ca/po

eléctrico E en el interior delconductor 3ue se despla8acon una elocidad cercana a

la de la lu8, – Los electrones libres se

ordenan 5aun3ue nototal/ente debido a laa4itaci6n tér/ica) .

co/ien8an a /oerse ensentido contrario al ca/po

V


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CorrienteEléctrica,

De?nici6n

Unidad deCorriente en "@A/pere o AB

• "i a traés de cual3uiersecci6n transersal

pasa una car4a neta ∆3en un interalo detie/po ∆t deci/os 3uese 7a establecido unacorriente eléctrica en

donde

t

qI

∆

∆= [ ] C 1 A 1

S

=


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Consideraciones4enerales acerca

de la corriente

eléctrica,• Tal co/o el a4ua en unatubería la corrienteper/anece constante a lolar4o del conductoraun3ue el rea de su

secci6n transersal seaariable,

• "i bien en los /etales losportadores de car4a son loselectrones en los

electrolitos o enconductores 4aseosos5plas/as) los portadorespueden ser iones positiosne4atios o a/bos,

• En 4eneral el /oi/iento deelectrones en una direcci6n ese3uialente al /oi/iento deportadores de car4a positia57uecos) en la direcci6n opuesta

• Conenio@ La direcci6n de lacorriente es la direcci6n en 3ue se/ueen las car4as positias a


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Densidad deCorriente

• Una cantidad /icrosc6pica relacionada con lacorriente es el ector densidad de corriente,

• Para una corriente distribuida unior/e/ente enun conductor de rea de secci6n transersal A el/6dulo de la densidad de corriente est dada por@

• La direcci6n del ector est dada por la direcci6n de/oi/iento de las car4as positias,

I

J J A= =

r


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Tipos de Corriente

CorrienteContinua o

Directa 5CC)

Corriente 3ueper/anece

constante en el

tie/po

Corriente Alterna5CA)

Corriente 3ue aríasenoidal/ente con

el tie/po


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Corriente eléctrica atraés del cuerpo 7u/ano,

• La corriente eléctrica puede a


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Eectos Directos e ndirectosde la Corriente Eléctrica


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Fuer8a Electro/otri8 5FE%)• Al conectar un ala/bre entre

los polos de una uente deener4ía eléctrica seestablece un /oi/iento de

car4as las cuales salen porel polo positio . retornanpor el polo ne4atio

• La uente reali8a un traba-ointerno para transportaruna cantidad de car4a 3desde el polo ne4atio 7astael polo positio de /odo 3ueéstas uelan a reiniciar el

recorrido,


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Fuer8a Electro/otri8 5FE%)• "e de?ne la uer8a electro/otri8 5FE% ε)

dierencia de potencial olta-e o tensi6n dela uente co/o@

– La e/ se /ide en olts o VB,

• De acuerdo a su /a4nitud los olta-es o

tensiones se clasi?can en@ – >a-a tensi6n@ Valor no/inal inerior o i4ual a

1000 VB en alterna . 100 VB en continua, – Alta tensi6n@ Valor no/inal superior a 1000 VB

en alterna . 100 VB en continua,

W =

qε


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Fuentes de FE%

• "on dispositios 3ue conierten cual3uierotra or/a de ener4ía en ener4ía eléctrica,

• Tiene dos re4iones o 8onas deno/inadas

polosG o bornesG – Un polo positioG de eleado potencial

eléctrico, – &tro polo ne4atioG de ba-o potencial

eléctrico,


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Fuentes de FE%Ener4ía 3uí/ica ⇒ ener4ía eléctrica

Pila de odo:litio

>atería de cidoHplo/o


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Fuentes de FE%

*eneradoreseléctricos@ Ener4ía

/ecnica ⇒ ener4ía

eléctrica

Fuentes de ali/entaci6n@

Transor/a corrientealterna a corrientecontinua a traés de

procesos de recti?caci6n

. ?ltrado,


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Acopla/iento de uentes deFE%

Fuentesen

paralelo• Los polos del /is/o si4no

se conectan entre sí4enerndose dos polos


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Dierencia de potencial en unele/ento

• En la ?4ura se representa la tensi6n entre lose;tre/os de un ele/ento 5representado por unblo3ue rectan4ular) conectado a los puntos a . b,

• Los si4nos /s 5I) . /enos 5H) se usan parade?nir la direcci6n o polaridad de la tensi6n dereerencia,

• El olta-e ab puede interpretarse de dos/aneras@ – El punto a est a un potencia de ab VB /a.or 3ue el

punto b, – El potencial eléctrico en el punto a respecto del punto b

es ab VB,

• De esto se desprende l64ica/ente 3ue

•


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Dierencia de potencial en unele/ento

El punto a tiene IK VB /s 3ue elpunto b

El punto b tiene HK VB /s 3ue elpunto a

Una caída de tensi6n o olta-e de a a b es

e3uialente a un au/ento de tensi6n de b a a,


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Dos c7icos A . >apostaron a 3uiénleantaba /s rpido uncuerpo de peso 200 !B7asta una altura de

/B aliéndose de unapolea,

El c7ico A tarda 10 sB enleantar la /asa

/ientras 3ue > de/ora1 sB,

Dos c7icos A . >

apostaron a 3uiénleantaba /s rpido uncuerpo de peso 200 !B7asta una altura de

/B aliéndose de unapolea,

El c7ico A tarda 10 sB enleantar la /asa

/ientras 3ue > de/ora1 sB,

Concepto de Potencia

A/bos c7icos leantaron el /is/o cuerpo en la/is/a distancia por lo tanto e-ercieron el /is/otraba-o sobre éste@

A/bos c7icos leantaron el /is/o cuerpo en la/is/a distancia por lo tanto e-ercieron el /is/otraba-o sobre éste@

[ ] [ ] [ ]J 1000 m5 N 200 d F W =⋅=⋅=


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La dierencia entre

a/bos c7icos es eltie/po e/pleado parareali8ar el traba-o,

En este caso el chico A

es más potente (odesarrolló más potencia) 3ue el > 5por lo 3uese4ura/ente A ter/in6/s a4otado 3ue >)

La dierencia entre

a/bos c7icos es eltie/po e/pleado parareali8ar el traba-o,

En este caso el chico A

es más potente (odesarrolló más potencia) 3ue el > 5por lo 3uese4ura/ente A ter/in6/s a4otado 3ue >)

Concepto de Potencia

Defnición@ "e lla/a potenciaM 5desarrollada por un7o/bre o una /3uina) al cuociente entre el traba-oeectuado . el tie/po e/pleado en reali8arlo,

Defnición@ "e lla/a potenciaM 5desarrollada por un7o/bre o una /3uina) al cuociente entre el traba-oeectuado . el tie/po e/pleado en reali8arlo,

t

w P =


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En el siste/a %N" la unidad de potencia es el attB6 BEn el siste/a %N" la unidad de potencia es el attB6 B

Unidades de Potencia

Del anlisis anterior se deduce3ue@

Del anlisis anterior se deduce3ue@

[ ]

⋅=

⋅=

=

s

mN1

s

mN1

s

J1W 1

VelocidadFuerzaTiempo

Trabajootencia ⋅==


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2O

En el ejemplo inicial.....

[ ][ ]

[ ]W 1!!s1!

J1!!! A ==

[ ][ ]

[ ]W ""#"$s1%

J1!!!& ==


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Potencia en co/ponenteselectr6nicos

• Potencia es la ariaci6n respecto deltie/po de entre4a o absorci6n de laener4ía /edida en atts,

• Esta relaci6n se escribe co/o

• Donde P es la potencia instantnea en

attB es la ener4ía entre4ada oabsorbida en QB . t es el tie/po en sB,

•


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Potencia en co/ponenteselectr6nicos

• "e puede deducir 3ue@

• Así la potencia absorbida o su/inistrada

por un ele/ento es el producto de latensi6n entre los e;tre/os del ele/ento . lacorriente a traés de él,

• "i la potencia tiene si4no positio 5I) espotencia absorbida por el ele/ento,

• "i la potencia tiene si4no ne4atio 5H) espotencia su/inistrada o entre4ada por el

ele/ento,

•


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Conenci6n pasia de si4nos

Corriente entra por lapolaridad positia de la

tensi6n . sale por la

polaridad ne4atia de latensi6n

Ele/entoabsorbe

potencia


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Conenci6n pasia de si4nos

Corriente entra por lapolaridad ne4atia de la

tensi6n . sale por la

polaridad positia de latensi6n

Ele/entoentre4a

potencia


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/portante

• La corriente eléctricasie/pre ocurre a

traés de un ele/ento,• La tensi6n eléctrica o

olta-e sie/pre ocurre@ –

Entre los e;tre/os delele/ento, –Entre dos puntos,


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