CORRIENTE ALTERNA

2015

INTEGRANTES:

1. AZAÑA MONTAÑEZ DEIVY2. CENIZARIO RAMOS JORDAN3. DIAZ ALIAGA JHAMPIERRE4. PELAEZ CHILON ORLANDO5. PALOMINO PINEDO JACK6. GARCIA PAZOS CHRISTIAN 7. ROSAS SAMANAMUD

JEANMIJOKC 8. PAREDES MENDOZA DIEGO9. LOPEZ VILLANUEVA JUAN10. MUÑOZ VILLENA

HORACIO11. CARRIZALES BRICEÑO

OSCAR12. VASQUEZ CAMPOS

ANGELO JAVIER

FISICA IIIANTENOR MARIÑOS

FISICA III: CORRIENTE ALTERNA

INDICE

1. CORRIENTE ELECTRICA.

2. CORRIENTE ALTERNA.

2.1. Tipos de onda de corriente alterna.

2.2. Valores y parámetros de la corriente alterna.

2.3. Ventajas de la corriente alterna.

3. FASE DE CORRRIENTE ALTERNA.

4. DESFASAJE DE CORRIENTE ALTERNA.

4.1. Intensidad de la corriente atrasada con relación al voltaje.

4.2. Intensidad de la corriente adelantada con relación al voltaje.

5. IMPEDANCIA5.1. Cálculo de circuitos con las impedancias

5.2. Triángulo de impedancias

5.3. Resonancia5.1.1 Resonancia en serie. (circuito serie rlc)

5.1.2 Resonancia en paralelo.(CIRCUITO RLC):

5.1.3

6. BIBLIOGRAFÍA

FISICA III: CORRIENTE ALTERNA

1. CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de

tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas

(normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de

Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se

denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de

cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el

electroimán. 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 por el que circula la corriente que se desea medir.

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2. CORRIENTE ALTERNALa corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección

periódicamente en un conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad

de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor.

La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes formas: senoidal (la

forma fundamental y más frecuente en casi todas las aplicaciones de electrotecnia);

triangular; cuadrada; trapezoidal; etc. si bien estas otras formas de onda no senoidales

son más frecuentes en aplicaciones electrónicas.

Las formas de onda no senoidales pueden descomponerse por desarrollo en serie de

Fourier en suma de ondas senoidales (onda fundamental y armónicos), permitiendo así

el estudio matemático y la de sus circuitos asociados.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los

hogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por

los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin

más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada

(o modulada) sobre la señal de la CA.

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Es imposible no hacer algo de historia en relación a este tema ya que los primeros

ensayos que dieron paso a esta corriente se remontan a finales del siglo XIX, cuando el

ingeniero Nikola Tesla ideó y logró concretar el proyecto del primer motor de corriente

alterna. Tras él, otros investigadores e inventores alcanzarían más novedades en el

tópico, por ejemplo William Stanley logró transferir este tipo de corriente a dos

circuitos aislados, siendo el primer y más directo antecedente del transformador. En

tanto, el inventor estadounidense George Westinghouse sería el primero en

comercializar esta corriente.

Otra cuestión insoslayable es la “guerra” que se entabló entre la corriente alterna versus

la corriente contínua, férreamente defendida esta última por Thomas Edison. Finalmente

la posibilidad concreta de distribuir energía a gran escala hizo que la Corriente alterna

se impusiese.

Entre las principales bondades que presenta la corriente que nos ocupa frente a la

contínua es la sencilla transformación que propone, algo que no es factible en la

corriente contínua, ya que esta última requiere la conexión de dinamos en serie para

aumentar la tensión, mientras que la corriente alterna nada más tiene que echar mano

del transformador para elevar la tensión de modo satisfactorio.

Corriente alterna senoidal

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2.1 TIPOS DE ONDA DE CORRIENTE ALTERNAEn electrónica se utilizan infinidad de tipos de señales por lo cual se hace prácticamente

imposible enumerarlas a todas, pero haremos referencia a las más comunes, luego de

senoidal y la continua pura. Una de ellas es la pulsatoria (también llamada onda cuadrada).

Esta onda se ve en la figura siguiente:

Otra onda frecuentemente utilizada en electrónica es la onda triangular:

y también está la onda diente de sierra:

Cabe aclarar que las definiciones de los parámetros que se hicieron para una onda senoidal se mantienen válidos para estos tipos de ondas.

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2.2 VALORES Y PARÁMETROS DE LA CORRIENTE

ALTERNA:

Ciclo.- Es toda forma de onda que completa una forma, es decir comienza en un

punto de la forma de onda y termina el mismo punto para iniciar otro ciclo.

Periodo.- Es el tiempo en segundos que tarda en completarse un ciclo.

T = 1/f seg.

Frecuencia.- Se conoce así al número de ciclos que se realizan en un segundo.

F = 1/T Hz

Frecuencia Angular.- ω, es 2Π veces la frecuencia:

Valor máximo de tensión y de corriente.- Es el máximo valor que alcanza la forma

de onda ya sea positiva o negativa. Se denota por la letra Em si es tensión o Im si

corriente.

Valor eficaz de tensión y de corriente.- Se puede definir como la parte componente

del valor máximo que se utiliza, de la C.A por lo anterior se considera que este valor

es el más importante de la corriente alterna. Se denota por la letra E si es tensión y

por la I se es corriente.

En relación con el valor máximo se tienen las siguientes equivalencias:

V=Vmax√2

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Longitud de onda.- La distancia existente entre dos crestas o valles

consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. La longitud de onda de una onda

describe cuán larga es la onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y

las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de ondas. La longitud de

onda representa la distancia real recorrida por una onda que no siempre coincide con

la distancia del medio o de las partículas en que se propaga la onda.

Inductancia.- Campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar a través

de una bobina de hilo conductor enrollado alrededor de la misma que conforma un

inductor. La inductancia depende de las características físicas del conductor. Si se

enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas).

L=∅ NI ∅=flujomagnetico N=numero devueltas

Capacidad.- Es la propiedad de adquirir carga eléctrica cuando es sometido a una

diferencia de potencial con respecto a otro en estado neutro. Se define también,

como la razón entre la magnitud de la carga (Q) en cualquiera de los conductores y

la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos (V).

C=QV

Reactancia.- la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna, por un

circuito en el que solo existen inductores (bobinas) o capacidades (condensadores)

puras, esto es, sin resistencias. No obstante, esto representaría una condición ideal,

puesto que no existen en la realidad bobinas ni condensadores que no contengan una

parte resistiva, con lo cual los circuitos en general estarán formados por una

composición R-L-C (resistencia, inductor y capacidad).

X c=1

2 πfC f =frecuenciaC=capacidad

La reactancia inductiva se representa por X l y su valor complejo viene dado por:

X l=2πfL X l=reactanciainductiva L=inductancia

Impedancia.- Es la oposición que presenta un círculo al paso de corriente

alterna. Es un valor vectorial compuesto en su parte real por un valor de resistencia

y en su parte imaginaria por un valor de reactancia y se calcula:

Z=√R2+ Xn2 Z=impedanciaen ohm R=resistencia enohm

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X n=reactancia enohm

3.- FASE DE CORRIENTE ALTERNALa salida de un generador simple de C.A varía en forma de onda sinusoidal. Por lo tanto, si dos

de estos generadores se ponen a funcionar, cada uno generará una salida sinusoidal completa

después de una revolución. Si los generadores se hacen funcionar en el mismo instante y giran

exactamente a la misma velocidad, las dos formas de onda comenzarán y terminarán

simultáneamente. También alcanzarán sus valores máximos y pasarán por cero al mismo

tiempo. Entonces se dice que las dos formas de onda “coinciden” entre sí  y que las tensiones

que representan están en fase. De aquí se concluye que el término fase se usa para indicar

la relación de tiempo entre tensiones y corrientes alternas.

El que dos corrientes o tensiones estén en fase no significa que sus magnitudes sean iguales. Las

magnitudes máximas se alcanzan al mismo tiempo, pero sus valores pueden ser diferentes.

Aunque generalmente se usa el término fase para comparar la relación de tiempo de dos ondas,

también se puede usar para indicar un punto de una onda en determinado instante.

4.- DESFASAJE DE LA CORRIENTE ALTERNAIntensidad de la corriente en fase con el voltaje La corriente ( I ) que fluye por un circuito

eléctrico de corriente alterna, así como la tensión o voltaje (V)

aplicado al mismo, se puede representar gráficamente por medio

de dos sinusoides, que sirven para mostrar cada una de las

magnitudes. Para un circuito cerrado con una carga resistiva

conectada al mismo, tanto la sinusoide de la corriente como la del

voltaje aplicado al circuito, coincidirán tanto en fase como en

frecuencia. En un circuito con carga resistiva, las sinusoides de.

Intensidad "I" y voltaje "V" de la corriente alterna, coinciden. En

fase y frecuencia.

4.1 Intensidad de la corriente atrasada con relación al voltaje Cuando la carga conectada en el circuito de corriente

alterna es inductiva, como la de los motores y

transformadores, por ejemplo, la sinusoide de la corriente

( I ) se atrasa o desfasa en relación con la tensión o voltaje

(V). Es decir, cuando el voltaje ya ha alcanzado un cierto

valor en la sinusoide, superior a “0” volt, en ese preciso

instante y con cierto retraso la intensidad de la corriente

comienza a incrementar su valor, a partir de “0” ampere.

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En un circuito de corriente alterna con carga inductiva, La Sinusoide "I" de la intensidad de la

corriente, se atrasa con respecto a la sinusoide "V" de la tensión o voltaje. Tal como se puede

observar en las coordenadas de la figura, cuando la sinusoide del voltaje alcanza su valor

máximo de 90º, en ese mismo momento y con 90º de retraso con respecto a éste, comienza a

crecer el valor de la sinusoide de la intensidad, partiendo de 0º.

4.2 Intensidad de la corriente adelantada con relación al voltaje.

Si lo que se conecta al circuito de corriente alterna es una carga

capacitiva, como un capacitor o condensador, por ejemplo, entonces

ocurrirá todo lo contrario al caso anterior, es decir, la sinusoide que

representa la intensidad "I" de la corriente se desfasará ahora

también, pero en esta ocasión en sentido contrario, es decir,

adelantándose a la tensión o voltaje. Por tanto, en este caso cuando la

corriente alcanza un cierto valor en la sinusoide, superior a “0”

ampere, entonces en ese momento el voltaje comienza a aumentar su

valor partiendo de “0” volt.

5.- IMPEDANCIA

Un factor que aparece en alterna es la impedancia. Esta se mide en ohms y se define:

Z = R + j(XL - XC)

Al ser un valor complejo (suma vectorial), se mide su módulo y fase:

La inversa de la impedancia se denomina admitancia (Y) y se define: Y = 1/Z

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En los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En AC, la oposición a la

corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que obviamente se mide en Ω. La relación entre

V, I, Z, se determina mediante la "Ley de Ohm generalizada". 

 

La impedancia puede calcularse como:

 

Se puede demostrar que los tres componentes (R, X, Z) se relacionan mediante un triángulo

rectángulo. Aplicando el Teorema de Pitágoras o relaciones trigonométricas, se pueden obtener

muchas más fórmula que relacionen R, X y Z.

 

 

 

 Ejemplo

            Un motor se comporta como un receptor inductivo de R=17,3 (Ω) y XL=10 (Ω) y está

conectado a una toma de 230 V/50 Hz. Determinar su intensidad.

 

La impedancia:

 

La intensidad:

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EN LA SIGUIENTE TABLA PUEDE VERSE UN RESUMEN DEL VALOR DE IMPEDANCIA

DE CADA TIPO DE RECEPTOR EN AC.

5.1.- Cálculo de circuitos con las impedancias

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Con lo que se ha explicado arriba, se pueden calcular circuitos que contienen impedancias de la

misma manera que se calculan circuitos con resistencias en corriente continua.

Generalización de la ley de Ohm: La tensión entre las extremidades de una impedancia es

igual al producto de la corriente por la impedancia:

Tanto la impedancia, como la corriente y la tensión son, en general, complejas.

5.2.- Triángulo de impedancias:

Dado que de acuerdo con el conocido teorema de Pitágoras, la hipotenusa es igual a la suma de

los cuadrados de dos catetos, la magnitud de la impedancia está dada por:

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El angulo formado por los vectores de impedancia (Z) y la resistencia (R), se llama angulo de fase (ө) y está dado por:

Resolución de un circuito en serie de CA

Una forma modificada de la ley de Ohm .permite resolver el circuito de serie de corriente

continua. Si es estable que el valor del voltaje aplicado es el efectivo (rms), entonces la

magnitud efectiva (I) es simplemente el voltaje activado (E) dividido por la magnitud de la

impedancia (Z)

Similarmente, la magnitud de la impedancia

Y la caída del voltaje sobre una impedancia (Z) es:

Además, dado que las caídas son proporcionales a la resistencia y a la reactancia

respectivamente, el ángulo de fase entre la corriente y el voltaje,

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5.3. ResonanciaLa resonancia eléctrica es un fenómeno que se produce en un circuito en el que existen elementos

reactivos (bobinas y condensadores) cuando es recorrido por una corriente alterna de

una frecuencia tal que hace que la reactancia se anule, en caso de estar ambos en serie, o se

haga infinita si están en paralelo. Para que exista resonancia eléctrica tiene que cumplirse que Xc =

Xl. Entonces, la impedancia Z del circuito se reduce a una resistencia pura.

5.3.1. RESONANCIA EN SERIE. (Circuito serie RLC):

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5.3.2. RESONANCIA EN PARALELO.(CIRCUITO RLC):

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6.- BIBLIOGRAFIA

FISICA III: CORRIENTE ALTERNA

https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

http://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%202.htm

http://www.definicionabc.com/ciencia/corriente-alterna.php

Física Universitaria – Sears – Zemansky – 12ava Edicion – Vol1 – Cap 13