lunes, 26 de enero de 2009

Fundamentos basicos de electricidad




Circuitos serie



Varias resistencias o cargas, conectadas extremo a extremo (en serie) a una fuente de Fem., constituyen un circuito serie. La corriente que circula a través de un circuito serie es la misma para todos los elementos. La caída de potencial (voltaje) sobre las diversas resistencias en serie, sumadas, constituye la Fem. de la fuente (suma de las caídas IR = E) ,finalmente, la resistencia total o equivalente (R) de un número de resistencias conectadas en serie es igual a la suma de las resistencia separadas:



R total = R1 + R2 + R3 +...





PROBLEMA 1. ¿Cuál es la resistencia total de un conjunto de resistencias de 16 ohms, 7 ohms, 2,5 ohms y 0,3 ohms conectadas en serie?









Solución. R = 16 + 7 + 2,5 + 0,3 (ohms) = 25,8 ohms.







PROBLEMA 2. Tres resistencias, de 2,6 y 12 ohms se conectan en serie a una fuente de 6 volts (Fig. 1). Determinar la resistencia total, la corriente y la caída de voltaje sobre cada resistencia.





SOLUCION. R = 2 + 6 + 12 (ohms) = 20 ohms de resistencia total
I = E/R = 6 volts/20 ohms = 0,3 amp



Caída de voltaje sobre la resistencia de 2 ohms = I R = 0,3 amp X 2 ohms = 0,6 volt



Caída de voltaje sobre la resistencia de 6 ohms = I R = 0,3 amp X 6 ohms = 1,8 volts



Caída de voltaje sobre la resistencia de 12 ohms = I R = 0,3 amp X 12 ohms = 3,6 volts



Como prueba, la suma de las caídas de voltaje debe ser igual a la Fem. Aplicada, o sea, 0,6 V + 1,8 V + 3,6 V = 6 volts = voltaje aplicado.





http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas5.htm





Voltaje, tensión o diferencia de potencial


El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.





Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de la propia fuente< de fuerza electromotriz.

La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de< cargas eléctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo (–)< y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.




A la izquierda podemos apreciar la estructura completa de un átomo de cobre (Cu) en estado "neutro",< con un solo electrón girando en su última órbita y a la derecha un "ión" cobre, después que el átomo ha< perdido el único electrón que posee en su órbita más externa. Debido a que en esas condiciones la< carga positiva de los protones supera a las cargas negativas de los e lectrones que aún continúan< girando en el resto de las órbitas, el ión se denomina en este caso "catión", por tener carga positiva.<


En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente.

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_voltaje/ke_voltaje_1.htm

Corriente electrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones por el interior del material. Se mide en amperios y se indica con el símbolo A. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.

Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.

En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros experimentos con electricidad, solo se disponía de carga eléctrica generada por frotamiento o por inducción. Se logró, por primera vez, en 1800 tener un movimiento constante de carga cuando el físico italiano Alessandro Volta inventó, la primera pila eléctrica.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.



Corriente eléctrica a través de un material conductor



Intensidad de corriente eléctrica



Un material conductor posee una gran cantidad de electrones libres, por lo que permite el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo en concreto.



Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico externo, se mueven a través del material de forma aleatoria debido a la energía térmica. En el caso de que no tengan aplicado ningún campo eléctrico cumplen con la regla de que la media de estos movimientos aleatorios dentro del material es igual a cero. Esto es, dado un plano imaginario trazado a través del material, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido y restamos las que lo atraviesan en sentido contrario, estas cantidades se anulan.



Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos (absorbidos) por el terminal positivo y repelidos (inyectados) por el negativo). Por tanto, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.



Si la intensidad es constante en el tiempo se dice que la corriente es continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor, la corriente es estacionaria.


Carga eléctrica: Cantidad de electricidad acumulada en un cuerpo, se mide en culombios; las cargas del mismo signo se repelen y las de signo opuesto se atraen.

Culombio
: Unidad de carga eléctrica equivalente a la carga que transporta un amperio en un segundo; símbolo: C.



Tomado de http://www.parro.com.ar/definicion-de-carga+el%E9ctrica



Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.



La corriente I en amperios puede ser calculada con la siguiente ecuación: I = {dQ \over dt}.



Donde: dQ = incremento de carga, en culombios, que atraviesa el material en un dt, incremento de tiempo, en segundos.


Definición por medio del Magnetismo


La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente.
La ecuación que la describe en electromagnetismo, en donde \vec Jes la densidad de corriente de conducción y d\vec S es el vector perpendicular al diferencial de superficie o \vec nes el vector unitario normal a la superficie y dS es el diferencial de superficie, es I = \int_S \vec J \cdot d\vec S=\int_S \vec J \cdot \vec n dS

La carga eléctrica puede desplazarse cuando esté en un objeto y esté es movido, como el electróforo. Un objeto se carga o se descarga eléctricamente cuando hay movimiento de carga en su interior.

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica


QUÉ ES LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.






A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal conductor. eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.


Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.











Leyes de Kirchhoff.


Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff. La primera, la ley de los nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la ley de las mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de Ohm.


Reglas de los nodos
En todo nodo se cumple:

"Las corrientes que entran a un nodo son iguales a las corrientes que salen"



Regla de las mallas
En toda malla se cumple:
"La sumatoria de las fuerzas electromotrices en una malla menos la sumatoria de las caídas de potencial en los resistores presentes es igual a cero"


Regla de signos:
A. Al pasar a través de una pila del terminal positivo al negativo se considera positivo la f.e.m
B. Al pasar a través de una pila del terminal negativo al positivo se considera negativa la f.e.m
C. Al pasar a través de un resistor de mayor a menor potencial se considerará la existencia de una caída
D. Al pasar a través de un resistor de menor a mayor potencial se considerará la existencia de una ganancia
1.10 Conversión de fuentes de tensión a fuentes de corriente y viceversa.
La fuente de corriente es el dual de la fuente de tensión. El término dual indica que lo que sea característico de la tensión o la corriente de una batería lo será también para la corriente o la tensión, según el caso, de una fuente de corriente. La fuente de corriente proporciona una corriente fija a la derivación en que está situada, mientras que su tensión final puede variar como lo determine la red a la que se aplica.
Durante la conversión, el valor de la resistencia que se encuentre en paralelo con la fuente de tensión tendrá el mismo valor que la resistencia ubicada en paralelo con la fuente de corriente, no obstante, la corriente proporcionada por la fuente de corriente se relaciona con la fuente tensión a través de:





















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