Electricidad II

http://einstein.ciencias.uchile.cl/Instrumentacion2008/Clases/ElectricidadII.ppt

2008

Corriente alterna.

Conductor que lleva corriente y está puesto en un campo magnético.

B

v

f

Si el conductor se mueve con una velocidad v y el campo magnético tiene una intensidad B se produce una fuerza sobre los portadores de carga, f = v x B, Este efecto se manifiesta como una diferencia de potencial eléctrico entre los extremos del conductor.

Bv

Conductor se mueve en un campo magnético.

f

Bvqf

La posición en el eje vertical es proporcional a sen(t+).La velocidad en el eje vertical es proporcional a cos(t+). La diferencia de potencial eléctrico generada será de la forma V(t) = V0cos(t+).

Imaginemos que el cable se mueve en el campo magnético sobre una trayectoria circular con velocidad angular radianes por segundo.El ángulo en un momento t es t+ radianes.

t+0

)cos()( 0 tVtV

Voltaje instantáneo, volt

Voltaje máximo, volt

Frecuencia angular, radianes por segundo. =2f (f en ciclos por segundo o hertz, Hz.)

tiempo, segundos

fase, radianes

)(tV

t

0V

DC AC

Hagamos que las áreas roja y verde sean iguales.

abxdxxfb

a )(

Entonces los valores promedios de ambas funciones en el intervalo b-a son iguales.

Promedios.

Valor promedio del voltaje en un ciclo del seno

2

0)(

2tdtsen

VV oav

b

aab dxxfab

y )(1

Valor promedio y = f(x) en el intervalo de x=a a x=b.

00cos2cos2

o

av

VV

Potencia, watt = volt amperio = joule/segundo

watt = volt2 ohm-1

Potencia eléctrica.

10V

100.00 mW

W = 10V 10V / 1000 = 100 mW (!)

Cálculo del promedio de V2.

tdtV

V

0

22

02 sen

40sen

42sen

2

202 V

V

2

202 V

V

mWVV

W 5010002

1010

42

22 xsinxxdxsin

Valor RMS, root mean square.

00

20 707.0

22V

VVVrms

Esto es lo que mide el vóltmetro en modo AC.

Continuación

http://en.wikipedia.org/wiki/Domestic_AC_power_plugs_and_sockets

http://en.wikipedia.org/wiki/Domestic_AC_power_plugs_and_sockets

16 amper 10 amper

http://en.wikipedia.org/wiki/Domestic_AC_power_plugs_and_sockets

Enchufes “italianos” según Wikipedia

Relaciones entre la intensidad de corriente y el potencial eléctrico.

•Resistencias.

•Condensadores.

•Inductores.

•Procedimiento: aplicamos una intensidad de corriente alterna conocida y medimos el potencial eléctrico necesario para hacerlo.

Resistencias.

Canal B mide V en R2. Canal A mide iR1, siendo R1 = 1, por lo tanto 1V representa 1A.

Vi

i V

i

V

iRV

A0.11 RkV

El campo magnético se expande a medida que crece la intensidad de la corriente.

Campo magnético alrededor de un conductor por el que pasa corriente.

+

-

Inducción de un potencial eléctrico en un conductor puesto en el campo magnético que se expande.

Inducción de un potencial eléctrico en un conductor puesto en el campo magnético que se expande.

+

-

Inducción de un potencial eléctrico en un conductor puesto en el campo magnético que se contrae.

El potencial eléctrico Inducido depende de la tasa de cambio de la corriente.

Inductor

El potencial eléctrico del inductor depende de la tasa de cambio de la corriente.

dtdi

LV Inductor

Inductor

dtdi

LV

El factor L se llama inductancia y se mide en henry, H. Un inductor de 1H adquiere una diferencia de potencial de 1 V cuando la corriente crece a razón de 1 A por segundo.

iV

i V

i

V

dtdi

LV

tIdtdi sin0

-1s 5014.32

1-As 314dtdi

-- + +

Condensador

Las cargas eléctricas de una placa se repelen con las otras de la misma placa por que tienen el mismo signo.Las cargas eléctricas positivas de una placa se atraen con las negativas de la otra placa.Si ambos condensadores tienen igual cantidad de cargas eléctricas, Q, cuál tendrá mayor diferencia de potencial?

Condensador

CQ

V Carga, coulomb

Capacidad, farad

Un condensador tiene una capacidad de 1 farad, F, si adquiere una diferencia de potencial de 1 volt al cargarlo con 1 coulomb.

Ci

dtdQ

CdtdV 1

Proceso de carga del condensador

dt

dVCi

i V

dtdV

Ci

tVdtdV

cos0

1-

max

Vs 3143200

dtdV

1-6

max

Vs 10

dtdV

tsenVtV 0

iRV Resistencia

dtdV

Ci Condensador

dtdi

LV Inductor