Circuitos eléctricos de corriente
alterna
Descripción general del curso
Área: Electrotecnia
Dirigido a: Público en general
Nivel: Básico
Duración: 48 Horas La a Vi de 19:00 a 21:30 hrs Tolerancia 10 minutos
Ambientes:
Teoría: Aula
Laboratorio: E1
Sistema de Evaluación: K1 Examen 40% Taller 60%
Sesiones teórico-prácticas
Contenidos
• Campo Eléctrico
• Capacidad eléctrica
• Campo magnético
• Inducción magnética
• Bobinas y Transformadores
• El osciloscopio
• Circuitos de resistencias y reactancias
• Circuitos RLC serie y paralelo
• Potencia en AC
Campo Eléctrico
CAMPO ELECTRICO
El campo eléctrico es un campo fisico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre
cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Coulomb (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg m s−3 A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
CAMPO ELECTRICO
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se
incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético. Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto
CAMPO ELECTRICO
El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de
cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos.
Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se
observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.
CAMPO ELECTRICO
La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada
como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido.
LEY DE COULOMB
La ley de Coulomb puede expresarse como:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente
proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
CAMPO ELECTRICO
La expresión del módulo de la intensidad de campo E puede obtenerse fácilmente para el caso sencillo del campo eléctrico creado por una carga puntual Q sin más que combinar la ley de Coulomb con la definición de E. La fuerza que Q ejercería sobre una carga unidad positiva 1+ en un punto genérico P distante r
CAMPO ELECTRICO
pero aquélla es precisamente la definición de E y, por tanto, ésta será también su expresión matemática
CAMPO ELECTRICO
Si la carga testigo es distinta de la unidad, es posible no
obstante determinar el valor de la fuerza por unidad de carga en la forma:
Donde F es la fuerza calculada mediante la ley de Coulomb entre la carga central Q y la carga de prueba o testigo q
empleada como elemento detector del campo.
Esta forma de describir las fuerzas del campo y su variación con la posición hace más sencillos los cálculos, particularmente
CAMPO ELECTRICO
Para la construcción de líneas de fuerza se debe tener en cuenta lo siguiente:
A.- Por convención, las líneas deben partir de cargas positivas y terminar en cargas negativas y en ausencia de unas u otras
deben partir o terminar en el infinito.
B.- Las líneas de fuerza jamás pueden cruzarse.
CAMPO ELECTRICO
D.- Las líneas de fuerza deben ser perpendiculares a las
CAMPO ELECTRICO
Partícula moviéndose paralelamente al campo
Considérese una partícula de masa m y carga q que se suelta a partir del reposo en un campo entre dos placas paralelas
CAMPO ELECTRICO
Partícula moviéndose perpendicularmente al campo
CAMPO ELECTRICO
Campo creado por dos placas planas cargadas con cargas iguales y
opuestas.
Supondremos que las placas son
infinitamente grandes o bien, que la separación entre las placas es pequeña comparada con sus dimensiones.
En la figura se muestra el campo
producido por cada una de las placas y en la figura de abajo, el campo
CAMPO ELECTRICO
El campo se cancela en la región del espacio situado fuera de las placas, y se suma en el espacio situado entre las placas. Por tanto, solamente existe campo entre las placas del
condensador.
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Ejemplo:
Calcular la carga eléctrica almacenada por un
condensador de 2 200 uF de capacidad cuando se le conecta a una pila de 5V
CARGA DE UN CONDENSADOR
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GRAFICA DE CORRIENTE Y VOLTAJE EN CARGA
T = R x C
Constante de tiempo hasta alcanzar el 63.2% de la fuente.
5T
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DESCARGA DE UN CONDENSADOR
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DEMOSTRACIÓN MATEMÁTICA
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EJERCICIO
Una resistencia de 10KΩ se conecta en serie con un capacitor de 1.0µF y una batería de 12V. Antes que se cierre el interruptor en el instante t=0, el capacitor esta descargado.
a) Cual es la constante de tiempo
b) Cual es el valor de la carga en el tiempo de 20ms c) Cual es el valor de la corriente en el tiempo de 20ms
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EJERCICIO
Una resistencia de 10MΩ se conecta en serie con un capacitor de 1.0µF y una batería de 12V. Al capacitor se le proporciona originalmente una carga de 5µC. En seguida se descarga cerrando un interruptor en t=0
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EJERCICIO
Para el CKT, SW1 se cierra en t=0, calcular a) La constante de tiempo.
b) La carga en el condensador al cabo de 4ms c) Cual será la corriente en ese momento.
CAMPO ELECTRICO
Asociación de condensadores en serie
C2
CAMPO ELECTRICO
Asociación de condensadores en paralelo
C2 C1
