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Medición de variables eléctricas
Variables eléctricas
Corriente
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación
de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven
siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza
electromotriz (FEM).
En un circuito eléctrico cerrado la. corriente circula siempre del polo. negativo al
polo positivo de la. fuente de fuerza electromotriz. (FEM),
Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional
de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del
polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su
origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en
la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la
corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los
electrones o cargas negativas.
Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal
componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas
eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se
mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física
de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al
desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la
comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se
movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido
acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese
“error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente
eléctrica se refiere.
MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA O
AMPERAJE
La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por
medio de un amperímetro o un. miliamperímetro, según sea el caso,
conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir. ampere se
emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de ampere se emplea el
miliamperímetro.
La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se
puede medir por medio de un amperímetro conectado en serie con el circuito o
mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de gancho.
Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un
multímetro que mida miliampere (mA).
Amperímetro de gancho Multímetro digital Multímetro analógico
El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la
corriente que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la industria, o en las
redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se emplean
mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los
circuitos electrónicos.
TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son:
corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa
circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la
fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene
siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.
a) b)
a) Gráfico de una corriente directa (C.D.) o continua (C.C.).
b) Gráfico de la sinusoide que posee una corriente alterna (C.A.).
La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de
circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces
como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente . A la corriente directa (C.D.)
también se le llama "corriente continua" (C.C.).
La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es
también la que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso
doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido de circulación 50 ó 60
veces por segundo, según el país de que se trate. Esto se conoce como
frecuencia de la corriente alterna.
En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por
segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la
frecuencia es de 60 ciclos o hertz.
https://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r46427.DOC
Medición de variables eléctricas
Variables eléctricas
Corriente
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación
de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven
siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza
electromotriz (FEM).
En un circuito eléctrico cerrado la. corriente circula siempre del polo. negativo al
polo positivo de la. fuente de fuerza electromotriz. (FEM),
Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional
de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del
polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su
origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en
la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la
corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los
electrones o cargas negativas.
Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal
componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas
eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se
mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física
de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al
desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la
comunidad científica
acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo
positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo
contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error
histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se
refiere.
MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA O
AMPERAJE
La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por
medio de un amperímetro o un. miliamperímetro, según sea el caso,
conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir.
ampere se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de ampere se
emplea el miliamperímetro.
La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se
puede medir por medio de un amperímetro conectado en serie con el circuito o
mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de gancho.
Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un
multímetro que mida miliampere (mA).
Amperímetro de gancho Multímetro digital Multímetro analógico
El ampere como unidad de medida se utiliza, fundamentalmente, para medir la
corriente que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la industria, o en las
redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se emplean
mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los
circuitos electrónicos.
TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes
son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente
directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo
de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente
mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y
dinamos.
a) b)
a) Gráfico de una corriente directa (C.D.) o continua (C.C.).
b) Gráfico de la sinusoide que posee una corriente alterna (C.A.).
La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de
circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces
como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente . A la corriente directa (C.D.)
también se le llama "corriente continua" (C.C.).
La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es
también la que consumimos en nuestros hogares
Resistencia:
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_eléctrica
La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de
corriente.
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido
conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el
Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la
práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un
ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en
Siemens.2
Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica no
depende de la corriente
eléctrica que pasa a través de un objeto o de la tensión en los terminales de
este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es
un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm
la resistencia de un objeto puede definirse como la razón de la tensión y la
corriente, así :2
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_eléctrica2
La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio
es la letra griega omega, Ω. En algunos cálculos eléctricos se emplea el
inverso de la resistencia, 1/ R, que se denomina conductancia y se representa
por G.3
La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede
encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho. La
unidad empleada para cuantificar la resistencia es el ohmio (Ω), que se define
como la resistencia que limita el flujo de corriente a 1 amperio en un circuito
con una fuerza electromotriz. de 1 voltio. Se mide con un aparato llamado
ohmímetro. La ley de Ohm, llamada así en honor al físico alemán Georg Simon
Ohm, que la descubrió en 1827, permite relacionar la intensidad con la fuerza
electromotriz. 3
Las resistencias de carbono constan de carbono pulverizado mezclado con
cerámica y están protegidos por un revestimiento de aislante estas resistencias
suelen llevar códigos de bandas o punto de colores para indicar su valor y su
precisión. 3
Las resistencias variables son de varios tipos el mas simple consta de un
enrollamiento metálico provisto de un contacto móvil
destinado a modificar la longitud del hilo a través del cual circula la corriente
este dispositivo se llama reóstato. 3
Ohmímetro. Es un aparato diseñado para medir la resistencia eléctrica en
ohmios. Debido a que la resistencia es la diferencia de potencial que existe en
un conductor dividida por la intensidad de la corriente que pasa por el mismo,
un ohmímetro tiene que medir dos parámetros, y para ello debe tener su propio
generador para producir la corriente eléctrica. 3
La resistencia de un conductor viene determinada por una propiedad de la
sustancia que lo compone, conocida como conductividad, por la longitud por la
superficie transversal del objeto, así como por la temperatura. A una
temperatura dada, la resistencia es proporcional a la longitud del conductor e
inversamente proporcional a su conductividad y a su superficie transversal.
Generalmente, la resistencia de un material aumenta cuando crece la
temperatura.3
http://www.monografias.com/trabajos17/corriente-electrica/corriente-
electrica.shtml#RESIST3
VOLTAJE
Es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de un conductor para
que la corriente sea de 1 amperio y la potencia disipada de 1 voltio.3
El instrumento más utilizado para medir la diferencia de potencial (voltaje) es
un galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida en serie a la
bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o a dos
puntos de un circuito eléctrico entre los que existe una diferencia de potencial,
circula una cantidad reducida de corriente (limitada
por la resistencia en serie) a través del medidor.
La corriente es proporcional al voltaje, que se puede medir si el galvanómetro
se calibra para ello. Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie,
un galvanómetro sirve para medir niveles muy distintos de voltajes.
El instrumento más preciso para medir una fuerza electromotriz es el
potenciómetro, que mide esta magnitud al compararla con una fuerza
electromotriz variable y de valor conocido, opuesta a la que se quiere medir.
Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna con
alta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en
serie.
Los demás métodos de medición del voltaje utilizan tubos de vacío y circuitos
electrónicos y resultan muy útiles para hacer mediciones a altas frecuencias.
Un dispositivo de este tipo es el voltímetro de tubo de vacío. En la forma más
simple de este tipo de voltímetro se rectifica una corriente alterna en un tubo de
diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanómetro convencional.
Otros voltímetros de este tipo utilizan las características amplificadoras de los
tubos de vacío para medir voltajes muy bajos.3
Inductancia:
Inductancias.- Llamaremos inductancia al campo magnético que crea una
corriente eléctrica al pasar a través de una bobina de hilo conductor enrrollado
alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse
para diferenciar señales cambiantes rápidas o lentas.
La inductancia depende de las características fisicas del conductor
y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta.
Con muchas espiras (vueltas) se tendrá más inductancia que con pocas.
Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la
inductancia.
La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se calcula
según la siguiente formula:
W = I² L/2 ... siendo: W = energía (julios); I = corriente (amperios; L =
inductancia (henrios).
El Cálculo de la inductancia: La inductancia de una bobina con una sola capa
bobinada al aire puede ser calculada aproximadamente con la fórmula
simplificada siguiente:
L (microH)=d².n²/18d+40 l siendo:L = inductancia (microhenrios); d = diámetro
de la bobina (pulgadas); l= longitud de la bobina (pulgadas); n = número de
espiras o vueltas.
La unidad para la inductancia es el HENRIO.
En una bobina habrá un henrio de inductancia cuando el cambio de 1
amperio/segundo en la corriente eléctrica que fluye a través de ella provoque
una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio.
Un transformador o dos circuitos magnéticamente acoplados tendrán
inductancia mutua equivalente a un HENRIO cuando un cambio de 1
amperio/segundo en la corriente del circuíto primario induce tensión
equivalente a 1 voltio en el circuito secundario.4
http://www.bricopage.com/inductancias.html4
Capacitancia
1.- ¿Qué es capacitancia?
Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los
conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.
La capacitancia siempre es una
cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que
la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un
capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una
medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de
capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.
CAPACITANCIA = 1F = 1 C
La capacitancia de un dispositivo depende entre otras cosas del arreglo
geométrico de los conductores
2.- ¿Qué es un capacitor?
Considere dos conductores que tienen una diferencia de potencial V entre
ellos. Supongamos que tienen cargas iguales y opuestas. Una combinación de
este tipo se denomina capacitor.
Un capacitor se compone de dos conductores aislados eléctricamente uno del
otro y de sus alrededores.
3.- ¿Cuáles son los tipos de capacitores?
Los capacitores comerciales suelen fabricarse utilizando láminas metálicas
intercaladas con delgadas hojas de papel impregnado de parafina o Mylar, los
cuales sirvan como material dieléctrico. Estas capas alternadas de hoja
metálica y dieléctrico después se enrollan en un cilindro para formar un
pequeño paquete.
Un capacitor electrolítico se usa con frecuencia para almacenar grandes
cantidades de carga a voltajes relativamente bajos. Este dispositivo consta de
una hoja metálica en contacto con un electrolito, es decir, una solución que
conduce electricidad por virtud del movimiento de iones contenidos en
la solución.5
http://html.rincondelvago.com/capacitancia_1.html5
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica se transmite por líneas sobre torres, como éstas en
Brisbane, Australia.
La potencia eléctrica es la relación de paso de energía por unidad de tiempo;
es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un
tiempo determinado (p = dW / dt). La unidad en el Sistema Internacional de
Unidades es el vatio o watt, que es lo mismo.
Potencia en corriente continua
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en
un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la
diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que
pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la
corriente y a la tensión. Esto es,
Donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del
voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts
(vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para
I, V y P.
Potencia en corriente alterna
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia
eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de
los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial
entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del
dispositivo.
Potencia compleja
La potencia compleja (cuya magnitud se conoce como potencia
aparente) de un circuito eléctrico de corriente alterna, es la suma (vectorial) de
la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo(conocida
como potencia promedio, activa o real) y la potencia utilizada para la formación
de los campos eléctrico y magnético de sus componentes que fluctuará entre
estos componentes y la fuente de energía (conocida como potencia reactiva).6
Potencia activa
Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un
proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes
dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas
de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia
es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos.
Se designa con la letra P y se mide en vatios (W). De acuerdo con su
expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:
Resultado que indica que la potencia activa es debida a los elementos
resistivos.
Potencia reactiva
Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo
aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La
potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo
necesario. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce
vatios), se mide en voltiamperios reactivos (VAR) y se designa con la letra Q.
Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos
reactivos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_eléctri
La CORRIENTE CONTINUA O DIRECTA se genera a partir de un flujo continuo de electrones (cargas negativas) SIEMPRE EN EL MISMO SENTIDO.En LA FUENTE de corriente continua (por ej. baterías), este flujo se dirige desde el polo negativo al polo positivo. Los electrones, al desplazarse en este sentido, dejan huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) que se desplazan en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo de la fuente de corriente continua.Por convención, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas, aunque éste flujo es a consecuencia del flujo de electrones, por lo tanto el sentido de la corriente eléctrica en EL CABLE es desde el polo positivo de la fuente al polo negativo y siempre tiene el mismo signo o polaridad.
En la CORRIENTE ALTERNA, los electrones NO se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posición en el cable, oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (oscilaciones por segundo).La corriente no es un flujo constante en un sentido, sino queVA CAMBIANDO DE SENTIDO y por lotanto de signo o polaridad continuamente, con la rapidez que está dada por la frecuencia de oscilación de los electrones.
Tensión (electricidad)Para otros usos de este término, véase Tensión.
No debe confundirse con Potencial eléctrico.
Señal de peligro eléctrico, comúnmente conocido como alta tensión eléctrica.
La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje1 2 ) es una magnitud
física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir
como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada
para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.3
La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del
potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá
un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través
del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta
corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de Henry). Este traslado de
cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la
diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero.
Corriente eléctrica(Redirigido desde «Intensidad de corriente»)
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La corriente eléctrica está definida por convenio en dirección contraria al desplazamiento de los electrones.
Diagrama del efecto Hall, mostrando el flujo deelectrones. (en vez de la corriente convencional).
Leyenda:
1. Electrones
2. Sensor o sonda Hall
3. Imanes
4. Campo magnético
5. Fuente de energía
Descripción
En la imagen A, una carga negativa aparece en el borde superior del sensor Hall (simbolizada con el color azul),
y una positiva en el borde inferior (color rojo). En B y C, el campo eléctrico o el magnético están invertidos,
causando que la polaridad se invierta. Invertir tanto la corriente como el campo magnético (imagen D) causa que
la sonda asuma de nuevo una carga negativa en la esquina superior.
La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un
material. Se debe al movimiento de loselectrones 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 llamaamperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se
desea medir.
Potencia eléctrica
La energía eléctrica se transmite por líneas sobre torres, como estas enBrisbane, Australia.
La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir,
la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad
en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo
mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras
útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz)
o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación
de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por
último, se puede almacenar químicamente en baterías.
La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en vatios-hora (Wh), o en kilovatios-
hora (kWh). Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la industria y los
hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-hora (kWh). La
potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de todos los aparatos eléctricos debe figurar junto con la
tensión de alimentación en una placa metálica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos
equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las
bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.
Potencia en corriente continua
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto
instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del
dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es,
(1)
donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se
expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición
se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
(2)
recordando que a mayor corriente, menor voltaje.
[editar]Potencia en corriente alterna
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica
desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o
valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad
de corriente que pasa a través del dispositivo.
En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión
sinusoidal con velocidad angular y valor de pico resulta:
Esto provocará una corriente retrasada un ángulo respecto de la tensión aplicada:
La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:
Mediante trigonometría, la expresión anterior puede transformarse en la
siguiente:
Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:
Se obtiene así para la potencia un valor constante, y otro
variable con el tiempo, . Al primer valor se le
denomina potencia activa y al segundo potencia fluctuante.
Potencia eléctrica
Artículo principal: Potencia eléctrica.
La potencia eléctrica P desarrollada en un cierto instante por un dispositivo viene dada por la
expresión
Donde:
P(t) es la potencia instantánea, medida en vatios (julios/segundos).
I(t) es la corriente que circula por él, medida en amperios.
V(t) es la diferencia de potencial (caída de voltaje) a través del componente, medida en
voltios.
Si el componente es una resistencia, tenemos:
Donde:
R es la resistencia, medida en ohmios.
Resistencia eléctricaPara el componente electrónico, véase Resistor.
La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente y es
directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su sección transversal:
en donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a
la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de
Unidadeses el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que
se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida
enSiemens.
La resistencia de cualquier objeto depende de su geometría y de su coeficiente de resistividad a
determinada temperatura: aumenta conforme es mayor su longitud y disminuye conforme aumenta
su grosor o sección transversal. Cálculo experimental de la resistividad de un material . Además, de
acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída
de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:1
donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de
corriente en amperios.
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar
en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en
determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad,
en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Inductancia
Una bobina
En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un
cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo
magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente
eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) de el devanado:
La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se
enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que
con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la
inductancia.
El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente exclusivamente. No
deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas
electromagnéticas.
Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En
cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través delvoltaje inducido en el
conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente
pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad
A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con
respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la
corriente que entra por A aumenta con el tiempo.
En el SI, la unidad de la inductancia es el henrio (H), llamada así en honor al científico
estadounidense Joseph Henry. 1 H = 1 Wb/A, donde el flujo se expresa en weber y la intensidad
enamperios.
El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero
de 1886,1 mientras que el símbolo se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.2 3
La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos
para simular inductancias negativas, y los valores de inductancia prácticos, van de unos décimos de
nH para un conductor de 1 milímetro de largo, hasta varias decenas de miles de Henrios para
bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnéticos.
Capacidad eléctricaEn electromagnetismo y electrónica, la capacitancia1 o capacidad eléctrica es la propiedad que
tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la
cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más
común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de
potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en
éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:
donde:
es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday);
esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o
picofaradio.
es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría
del condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende
es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea
la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.
En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación
diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.
Donde i representa la corriente eléctrica, medida en amperios.
[editar]Energía
La energía almacenada en un condensador, medida en julios, es igual al trabajo realizado para
cargarlo. Consideremos un condensador con una capacidad C, con una carga +q en una placa y -
qen la otra. Para mover una pequeña cantidad de carga desde una placa hacia la otra en
sentido contrario a la diferencia de potencial se debe realizar un trabajo :
donde
W es el trabajo realizado, medido en julios;
q es la carga, medida en coulombios;
C es la capacitancia, medida en faradios.
Es decir, para cargar un condensador hay que realizar un trabajo y parte de este
trabajo queda almacenado en forma de energía potencial electrostática. Se puede
calcular la energía almacenada en un condensador integrando esta ecuación. Si se
comienza con un condensador descargado (q = 0) y se mueven cargas desde una de
las placas hacia la otra hasta que adquieran cargas +Qy -Q respectivamente, se debe
realizar un trabajo W:
Combinando esta expresión con la ecuación de arriba para la capacidad,
obtenemos:
donde
W es la energía, medida en julios;
C es la capacidad, medida en faradios;
V es la diferencia de potencial, medido en voltios;
Q es la carga almacenada, medida en coulombios.
[editar]Auto-capacidad
Usualmente el término capacidad se utiliza como abreviatura del
término capacidad mutua entre dos conductores cercanos, como las placas
de un condensador. También existe una propiedad llamada auto-capacidad,
que es la cantidad de carga eléctrica que debe agregarse a un conductor
aislado para aumentar su potencial en un voltio.