ELECTRICIDAD

Parte II – Electrocinética

Por: Ing. Nelson Velásquez

ElectrocinéticaIng. Nelson Velásquez

Es la parte de la física que estudia los fenómenos relacionados con las cargas eléctricas en movimiento.Estos fenómenos comúnmente ocurren en materiales conductores de la electricidad.

Corriente eléctricaLa corriente eléctrica constituye un

flujo de cargas eléctricas en el espacio en una dirección determinada a través de un conductor.

Es posible, pues, dar un movimiento ordenado a los electrones de modo que la energía eléctrica pueda ser aprovechada por el hombre.

Comúnmente la energía eléctrica es transformada en otro tipo de energía para su aprovechamiento.

Corriente eléctricaLa tecnología actual permite lograr

mayor y mejor provecho de las cargas en movimiento que de las cargas en reposo.

Aun cuando la electrostática puede llegar a producir cantidades enormes de energía, como en los relámpagos.

Aplicaciones tecnológicas de la corriente eléctrica

ConductoresAunque los metales en general

son conductores de la electricidad, no todos son buenos conductores.

Son metales buenos conductores:◦Oro◦Plata◦Aluminio ◦Cobre◦Zinc

ConductoresSon metales malos

conductores:◦Hierro◦Níquel◦Cromo

Dinamos o GeneradoresLa corriente eléctrica

actualmente aprovechada por el hombre es producida por dinamos.

Un dinamo es un motor eléctrico al revés.

Mientras un motor recibe energía eléctrica y produce energía mecánica (movimiento), el dinamo recibe energía mecánica y produce energía eléctrica.

Dinamos o Generadores

Dinamos o Generadores

Circuito eléctricoConjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten la circulación de la corriente eléctrica.

Se arma un circuito eléctrico para utilizar la corriente.

Partes o elementos del circuito eléctrico.

Generador.ConductoresResistenciaInterruptor

Generador

Es un dispositivo que proporciona la energía y permite la producción de la energía eléctrica.

También se llama Fuente.

Conductores

Son los cables de conexión que permiten el paso de cargas eléctricas y lo dirigen.

Resistencia

Dispositivo que hace oposición al paso de la corriente eléctrica a través de él.

Transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía.

Interruptor

Dispositivo que abre o cierra el circuito, es decir, impide o permite el paso de la corriente eléctrica.

Simbología técnica de los elementos de un Circuito Eléctrico

(―) (+) (―) (+)

Generador

Resistencia

Simbología técnica de los elementos de un Circuito Eléctrico

Interruptor

Conductores

Ejemplo de circuito en simbología

(―) (+)

Resistencia

Conductores

Generador

Interruptor

Tipos de CircuitosCircuito en Serie.La conexión es tal que la corriente debe

pasar por todas las resistencias del circuito (que hacen también las veces de conductores).

Son poco eficientes pues consumen mucha energía.

Si una resistencia se desconecta o se quema, el circuito se abre y las demás se apagan.

El circuito en serie mínimo es de una resistencia.

Circuito en Serie.

R2

R1

(―) (+)

Tipos de CircuitosCircuito en Paralelo.La conexión es tal que los conductores

se ramifican para alimentar a cada resistencia individualmente.

Son eficientes pues consumen poca energía.

Si una resistencia se desconecta o se quema, el circuito se mantiene cerrado y las demás continúan encendidas.

El circuito en paralelo mínimo es de dos resistencias.

Circuito en Paralelo.

R2R1

(―) (+)

Tipos de CircuitosCircuito Mixto.La conexión es tal que al menos una

resistencia está en serie y al menos dos en paralelo.

Son menos eficientes que los circuitos en paralelo, pero más que un circuito en serie con el mismo número de resistencias.

Si una resistencia en serie se quema, todo se apaga. Si una resistencia en paralelo se quema, las demás siguen encendidas.

El circuito mixto mínimo es de 3 resistencias.

Circuito Mixto.

R3R2

(―) (+)

R1

Resistencia en serie

Resistencia en

paralelo

Resistencia en

paralelo

Sobre la resistencia de los conductores

La resistencia de un alambre o cable conductor depende de dos factores físicos:

Grosor del conductor: entre más grueso menor resistencia y viceversa.

Largo del conductor: entre más largo mayor resistencia y viceversa.

Ley de OhmRelaciona 3 magnitudes de la

corriente eléctrica, que son:Voltaje, fuerza electromotriz o

diferencia de potencial.Resistencia al paso de los

electrones por el circuito.Intensidad de la corriente

(colombios por segundo)

Ley de Ohm

V

Ri =

Donde:

i = intensidad de la corriente en amperios (A)V = diferencia de potencial en voltios (V)R = resistencia en ohmios (Ω)

Resistencia equivalente (Req) en Circuitos

Circuitos en serie: Es igual a la sumatoria de las resistencias que lo componen.

Req = R1 + R2 + R3…+ Rn

Circuitos en paralelo: El inverso de la Req es igual a la sumatoria de los inversos de las resistencias que lo componen.

Cálculo de la resistencia equivalente en Circuitos

En el caso de circuitos en paralelo de 2 resistencias (circuito mínimo) se cumple:

Voltaje Equivalente en Circuitos

Circuitos en serie: Es igual a la sumatoria de los voltajes de las resistencias que lo componen.

Veq = V1 + V2 + V3…+ Vn

Circuitos en paralelo: la diferencia de potencial tiene el mismo valor en todas las resistencias del circuito y es igual a la del generador o fuente (!)

Intensidad Equivalente en CircuitosCircuitos en serie: El inverso de la Ieq es

igual a la sumatoria de los inversos de las intensidades en las resistencias que lo componen.

Circuitos en paralelo: Es igual a la sumatoria de los intensidades en las resistencias que lo componen.

Ieq = I1 + I2 + I3…+ In

Potencia EléctricaEs la energía eléctrica utilizable

para generar trabajo en la unidad de tiempo.

Su unidad de medida es el vatio o watt (= joule/segundo).

También, en la práctica, se utiliza el kilovatio o kilowatt (= 1000 watt)

Abreviatura del vatio: WAbreviatura del kilovatio: KW

Fórmulas de Potencia Eléctrica

V2

R3) P =

1) P = V i 2) P = R i2

Donde:

P = potencia en vatios o watt (W)i = intensidad de la corriente en amperios (A)V = diferencia de potencial en voltios (V)R = resistencia en ohmios (Ω)

Consumo de Energía Eléctrica

C = P tDonde:

C = consumo en kilovatios-hora (KW-h)P = potencia en kilovatios (KW)t = tiempo en horas (h)

• Es la energía eléctrica aprovechada durante un tiempo determinado.

• Su unidad de medida es el kilovatio-hora.

Costo de Energía Eléctrica

Costo = Consumo x costo unitario

Donde:

Costo es en dólares ($)Consumo en kilovatios-hora (KW-h)Costo unitario es en $/KW-h