INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICOSANTIAGO MARIOEXTENSIN PORLAMAR

anlisis

Prof. Julin CarneiroRealizado por:Yaniris VillarroelC.I: 20.903.158

Porlamar, 2015

Anlisis critico

Es el conjunto de fenmenos fsicos relacionados con la presencia y flujo decargas elctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenmenos como losrayos, laelectricidad esttica, la induccin electromagnticao el flujo decorriente elctrica. La electricidad es una forma de energa tan verstil que tiene un nmero de aplicaciones, por ejemplo:transporte,climatizacin,iluminacinycomputacin.Desde que en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes elctricas porinduccin, se ha convertido en una de las formas de energa ms importantes para eldesarrollotecnolgico debido a su facilidad de generacin,distribuciny al gran nmero de aplicaciones.

El origen de la electricidad son las cargas elctricas, estticas o enmovimiento, suinteraccin. Una carga elctrica en reposo produce fuerzas sobre otras cargas. Si la carga elctrica est en movimiento, produce tambin fuerzas magnticas. Hay slo dos tipos de cargas elctricas, las positivas y las negativas. Las cargas elctricas elementales son los protones, los electrones, responsables de la formacin de los tomos, molculas, pero tambin hay otras partculas elementales cargadas.La electricidad mediante fenmenos y propiedades fsicas Carga elctrica: una propiedad de algunaspartculas subatmicas, que determina suinteraccin electromagntica. La materia elctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnticos. Corriente elctrica: un flujo o desplazamiento de partculas cargadas elctricamente por un material conductor; se mide en amperios. Campo elctrico: un tipo de campo electromagntico producido por una carga elctrica incluso cuando no se est moviendo. El campo elctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Adems las cargas en movimiento producencampos magnticos. Potencial elctrico: es la capacidad que tiene un campo elctrico de realizartrabajo; se mide envoltios. Magnetismo: La corriente elctrica produce campos magnticos, y los campos magnticos variables en el tiempo generan corriente elctrica.Como se genera la electricidadLa energa elctrica se genera mediantegeneradores electromecnicosmovidos por el vapor producido por distintas fuentes de energa primarias, o por el calor generado por reacciones nucleares, o de otras fuentes como laenerga cinticaextrada del viento o el agua, La modernaturbina de vaporinventada porCharles Algernon Parsonsen 1884 genera cerca del 80% de laenerga elctricaen el mundo usando una gran variedad de fuentes de energa. Este generador no tiene ningn parecido al generador de disco homopolar de Faraday, aunque ambos funcionan bajo el mismo principio electromagntico, que dice que al cambiar el campo magntico a un conductor produce una diferencia de potencial en sus terminales. La invencin a finales del siglo XIX deltransformador implic transmitir la energa elctrica de una forma ms eficiente.La gran cantidad deenerga elctrica se produce de diversas maneras, siendo las principales los combustibles fsiles, fisin nuclear, agua y viento. Por ejemplo, en los generadoresMichael Faraday, bobinas de alambre de cobre rotativas entre los polos de unimn, producen corriente elctrica constante con el movimiento. Ese movimiento debe realizarse haciendo girar un gran disco, cuyo eje se une a una turbina que lo mantiene en movimiento constante. De esta manera, la gran cantidad de energa elctrica se genera a partir del funcionamiento de estas turbinas, lo cual se logra de diferentes maneras. luzmediantelmparas calor, aprovechando elefecto Joule movimiento, mediantemotoresque transforman la energa elctrica enenerga mecnica sealesmediantesistemas electrnicos, compuestos decircuitos elctricosque incluyencomponentesactivos (tubos de vaco,transistores,diodosycircuitos integrados) componentespasivoscomoresistores,inductoresycondensadores.HISTORIA DE LA ELECTRICIDADEl fenmeno de la electricidad ha sido estudiado desde la antigedad, pero su estudio cientfico sistemtico comenz en los siglos XVII y XVIII. A finales del siglo XIX los ingenieros lograron aprovecharla para uso domstico e industrial. La rpida expansin de la tecnologa elctrica la convirti en la columna vertebral de la sociedad industrial moderna. Michael Faradayrelacion el magnetismo con la electricidad. Mucho tiempo antes de que existiera algn conocimiento sobre la electricidad, la humanidad era consciente de las descargas elctricas producidas porpeces elctricos. Posiblemente el primer acercamiento al estudio del rayo y su relacin con la electricidad, se atribuye a los rabes, que antes del siglo XV tenan la palabra rabe para rayo aplicado al rayo elctrico.Mientras la electricidad se consideraba todava poco ms que un espectculo de saln en el siglosiglo XVII,William Gilbertrealiz un estudio cuidadoso de electricidad y magnetismo, diferenciando el efecto producido por trozos demagnetita, de la electricidad esttica producida al frotar mbar.Adems, acu el trminoneolatino para referirse a la propiedad de atraer pequeos objetos despus de haberlos frotado.Esto dio alcance al uso de "elctrico" y "electricidad", haciendo su primera aparicin en 1646 en la publicacinPseudodoxia EpidmicadeThomas Brown. Posteriormente, se hicieron nuevas aproximaciones cientficas al fenmeno en elsiglo XVIIIpor investigadores sistemticos comoHenry Cavendish,Du Fay, van Musschenbroek yWatson.Estas observaciones empiezan a dar sus frutos conGalvani,Volta,CoulombyFranklin,y, ya a comienzos del siglo XIX, conAmpre, FaradayyOhm.No obstante, el desarrollo de una teora que unificara la electricidad con el magnetismo como dos manifestaciones de un mismo fenmeno lleg hasta la formulacin de lasecuaciones de Maxwellen1865. Los desarrollos tecnolgicos que produjeron laPrimera Revolucin Industrialno hicieron uso de la electricidad. Su primera aplicacin prctica generalizada fue eltelgrafo elctricodeSamuel Morse(1833), que revolucion lastelecomunicaciones.La generacin de electricidad industrialmente comenz cuando, a fines del siglo XIX, se extendi la iluminacin elctrica de las calles y las casas. La creciente sucesin de aplicaciones que esta forma de la energa produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de laSegunda Revolucin Industrial.Este fue un tiempo de grandes inventores, comoGramme,Westinghouse,von SiemensoAlexander Graham Bell.Entre ellos destacaronNikola TeslayThomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relacin entreinvestigacinymercado capitalistaconvirti la innovacin tecnolgica en una actividad industrial. EVOLUCIN DE LA ELECTRICIDADLa Evolucin ha transportado al Hombre desde una sociedad recolectora, cazadora, pasando por la agrcola, hasta llegar hoy en da a la sociedad tecnolgica, donde el consumo est cercano a los 450 MBTU/Hab. Probablemente el Hombre durante su permanencia en una sociedad recolectora consuma no ms de unos 10 BTU/Hab. Este crecimiento del consumo es un buen indicativo del progreso alcanzado y de la complejidad de la organizacin social en la que vivimos.

IMPORTANCIA DE LA ELECTRICIDAD

La electricidad adems de ser un servicio es una necesidad bsica para poder realizar una gran cantidad de actividades, sea lailuminacinnecesaria para elmbito Escolara la hora de leer un libro o escribir a mano, como tambin las tareas destinadas a laIndustria y Negocios, brindando laalimentacinenergtica necesaria para que funcione una maquinaria, un artefacto o bien unDispositivo Electrnicoque requiere de una alimentacin de energa para poder trabajar.

PRODUCCIN DE LA ELECTRICIDADHasta la invencin de la pila voltaica en el siglo XVIII (Volta, 1800) no se tena una fuente viable de electricidad. La pila voltaica (y sus descendientes modernos, lapila elctricay labatera elctrica), almacenaba energa qumicamente y la entregaba segn la demanda en forma de energa elctrica. La batera es una fuente comn muy verstil que se usa para muchas aplicaciones, pero su almacenamiento de energa es limitado, y una vez descargado debe ser recargada (o, en el caso de la pila, reemplazada). Para una demanda elctrica mucho ms grande la energa debe generarse y transmitirse continuamente por lneas de transmisin conductoras.

APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD

La electricidad tiene un sinfn de aplicaciones tanto para uso domstico, industrial, medicinal y en el transporte. Solo para citar se puede mencionar a laelectrnica, electrosoldadura,motores elctricos,mquinas frigorficas,aire acondicionado,electroimanes,telecomunicaciones,electroqumica,electrovlvulas,iluminacin y alumbrado, produccin de calor,electrodomsticos,robtica,seales luminosas, Tambin se aplica la induccin electromagntica para la construccin de motores movidos por energa elctrica, que permiten el funcionamiento de innumerables dispositivos. ENERGA ELCTRICAEs la forma deenergaque resulta de la existencia de unadiferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer unacorriente elctricaentre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico. La energa elctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como laenerga lumnicaoluz, laenerga mecnicay laenerga trmica.

CONSUMO DE ENERGA ELCTRICALos aparatos elctricos cuando estn funcionando generan un consumo de energa elctrica en funcin de la potencia que tengan y del tiempo que estn en funcionamiento., el consumo de energa elctrica se contabiliza mediante un dispositivo precintado que se instala en los accesos a la vivienda, denominado contador, y que cada dos meses revisa un empleado de la compaa suministradora de la electricidad anotando el consumo realizado en ese perodo. El kilovatio hora (kWh) es la unidad deenergaen la que se factura normalmente el consumo domstico o industrial de electricidad. Equivale a la energa consumida por un aparato elctrico cuya potencia fuese unkilovatio(Kw) y estuviese funcionando durante una hora.

CIRCUITO ELCTRICO

Es un conjunto de operadores unidos de tal forma que permitan el paso o la circulacin de la corriente elctrica (electrones) para conseguir algn efecto til (luz, calor, movimiento, etc.) Los circuitos elctricos son utilizados en cada uno de los aparatos elctricos que se utilizan diariamente por todas las personas. Muchos de estos circuitos son muy complejos y disponen de una gran variedad de elementos que en conjunto, hacen funcionar equipos tales como electrodomsticos u otros aparatos. Antes de trabajar proyectos de circuitos complejos, debe comenzarse por el fundamento, que es comprender los conceptos bsicos de voltaje, corriente elctrica, resistencia elctrica, etc. Es elemental poder diferenciar entre las conexiones en serie, paralelo y serie paralelo.

Uncircuito elctrico, por lo tanto, es lainterconexin de dos o ms componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores, semiconductores y cables.

VOLTIOSe define como ladiferencia de potenciala lo largo de un conductor cuando unacorrientede unamperioutiliza unvatio depotencia. Tambin se puede definir como.El voltio se define como ladiferencia de potencialexistente entre dos puntos tales que hay que realizar untrabajode 1joulepara trasladar del uno al otro lacargade 1Coulomb. Puede ser expresado en las unidades bsicas delSI(m,kg,s, yA) como:

El instrumento de medicin para medir la tensin elctrica es elvoltmetro.

AMPERIOUn amperio es la corriente constante que, mantenida en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, de seccin circular despreciable, y colocados a un metro de distancia en el vaco, producira entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7newton por metro de longitud.Comounidad bsica, la definicin del amperio no depende de ninguna otra unidad, elctrica o de otra clase.Desde mediados delsiglo XIX, con el desarrollo delelectromagnetismoy laelectrotecnia, comenz a usarse el amperio como unidad de corriente elctrica. La definicin y cuantificacin no era uniforme, sino que cada pas desarrollo sus propios estndares. El primer estndar internacional que defini el amperio, as como otras unidades elctricas, fue establecido en el Congreso Elctrico Internacional de Chicago en1893, y confirmado en la Conferencia Internacional de Londres de1908. El "amperio internacional" se defini en trminos de la corriente elctrica que provoca ladeposicin electrolticade laplatade una solucin denitrato de plataa un promedio de 0.001118 g/s. Su valor, expresado en trminos del amperio absoluto, equivala a 0,99985A.La unidad decarga elctrica, elculombio, se deriva del amperio: un culombio es la cantidad de carga elctrica desplazada por una corriente de un amperio fluyendo por segundo. Por tanto, lacorriente elctrica(I), puede expresarse como el promedio de carga (Q) que fluye por unidad de tiempo (t):

Aunque conceptualmente parecera ms lgico tomar la carga como unidad bsica, se opt por la corriente porque, por razones operativas, resultaba ms fcil de medir experimentalmente.DIVISOR DE TENSINEs una configuracin de circuito elctrico que reparte latensinde una fuente entre una o msimpedanciasconectadas enserie.Supngase que se tiene una fuente de tensin, conectada en serie connimpedancias.Para conocer el voltajeen la impedancia genrica, se utiliza laley de Ohm:

Sustituyendo la segunda ecuacin en la primera se obtiene que el voltaje en la impedancia genricasea:

Obsrvese que cuando se calcula la cada de voltaje en cada impedancia y se recorre la malla cerrada, el resultado final es cero, respetndose por tanto la segundaley de Kirchhoff.Un circuito anlogo al divisor de tensin en el dominio de la corriente es eldivisor de corriente.

DIVISOR DE CORRIENTEEs una configuracin presente encircuitos elctricosque puede fragmentar lacorriente elctricade una fuente entre diferentesimpedanciasconectadas en paralelo. El divisor de corriente es usado para satisfacer laLey de tensiones de Kirchhoff. Supngase que se tiene una fuente de corriente ICen paralelo conRT(esta se calcula tomando en cuenta si estn enserie o en paralelo).ECUACIONES DEL DIVISOR DE CORRIENTEPara un divisor de corriente con impedancia, se tiene un esquema similar a este:

La corriente que circula por cada impedancia es el producto de la corriente proporcionada por el generador por todas las dems impedancias (es decir, todas menos por la que pasa la corriente que queremos calcular) dividido entre la suma de todas las posibles combinaciones de productos de impedancias en grupos de n-1 en n-1:

Que tambin se puede escribir como:

Las ecuaciones se simplifican bastante si trabajamos con admitancias en lugar de impedancias, sabiendo que:

Quedando la expresin de la siguiente forma:

FUENTES DEPENDIENTES.Las fuentes dependientes modelan la situacin en la cual la tensin o la corriente de un elemento de circuito son proporcionales a la tensin o a la corriente de otro elemento de circuito. Las fuentes dependientes son usadas para modelar dispositivos electrnicos tales como transistores y amplificadores. Por ejemplo, la tensin de salida de un amplificador es proporcional a la tensin de entrada del mismo, as un amplificador puede ser modelado como una fuente dependientehay dos tipos de fuentes dependientes, la fuente dependiente de tensin y la fuente dependiente de corriente.

Lo cual no quiere decir que la fuente de tensin dependa siempre de una tensin en otro elemento del circuito, ni que la fuente dependiente de corriente dependa nicamente de un valor de corriente en el circuito.

FUENTES INDEPENDIENTESSon los elementos que introducen energa en los circuitos. Tal aportacin es el resultado de la transformacin de otras formas energticas. Por simplicidad, se empieza por el estudio de fuentes de energa continuas, entendiendo por tales las que crean tensiones o corrientes constantes. Los dos modelos bsicos empleados en el estudio de los circuitos elctricos son: generadores de tensin y generadores de corriente. Cada uno de stos se puede dividir en fuentes independientes o dependientes y tambin en generadores reales o ideales. Vamos a describir cada uno de stos.

FUENTE DE TENSINEs aquel elemento del circuito que proporciona energa elctrica con una determinada tensin v (t) que es independiente de la corriente que circula por l.

FUENTE DE CORRIENTE

Es aquel elemento activo que proporciona energa con una determinada corriente ig(t) que es independiente de la tensin en bornes. El smbolo de un generador de corriente es el mostrado en la donde ig(t) o Ig es la corriente suministrada por el mismo. El sentido de la corriente se indica por una flecha colocada en el interior del crculo. La caracterstica v-i de un generador de corriente ideal es la mostrada simplemente una recta vertical cuya abscisa representa el valor de ig(t) (o I para fuentes de D.C.) De la corriente suministrada por el generador ya que de acuerdo con la definicin, el valor ig no depende de la tensin en bornes.Una fuente cuya intensidad es constantemente nula es un circuito abierto.

La tensin del generador depende de la carga conectada externamente y es un error que cometen los principiantes considerar que la tensin entre sus bornes es nula. Debe quedar claro que dicha tensin depende del exterior. La potencia suministrada por un generador de corriente tiene la misma expresin que el de tensin, y con las mismas referencias.EJERCICIOS

2. Sobre un resistor de 10 ohm se mantiene una corriente de 5 A durante 4 minutos. Cuntos coulomb y cuntos electrones pasan a travs de la seccin transversal del resistor durante ese tiempo?

Tenemos: