Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Tema 1: INTRODUCCION

    Universidad AutnomaToms Fras

    Facultad de Ingenieria deCivil

    ELECTROTECNIA

    CIV-369

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    1.0 INTRODUCCIONEinstein dijo una vez: Haz las cosas tan simples como sea

    posible pero no demasiado Sencillas. Sin duda, al hacer estaafirmacin, tenia en mente a muchos libros de texto quesobrepasan su propsito, complicando las cosas en exceso;otros, en cambio, simplifican demasiado el material, ofreciendoexplicaciones superficiales. El presente material trata de entrar

    en el estrecho umbral que separa ambos extremosmencionados.

    Los objetivos del presente tema sern los siguientes:

    Conocimiento de los sistemas de medida

    Conocimiento de las leyes bsicas de la electricidad .

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    La iluminacin elctrica es fundamental en nuestros das.

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    Utilizamos la electricidad para producir luz, energa

    mecnica (con motores), calor, hacer que funcionennuestros ordenadores, televisores, etc.

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    Qu es la electricidad?

    La electricidad(del griego elektron, cuyo significado es mbar) es unfenmeno fsico cuyo origen son las cargas elctricas y cuya energa semanifiesta en fenmenos mecnicos, trmicos, luminosos y qumicos,entre otros

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    Se puede observar de forma natural enfenmenos atmosfricos, por ejemplo los rayos, que

    son descargas elctricas producidas por la transferenciade energa entre la ionosfera y la superficie terrestre.

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    Las cantidades grandes se pueden representar mediente

    cantidades mas simplificadas utilizando la notacin cientifica y lanotacin tcnica (ingenieria).

    47,000,000 = 4.7 x 107 (Notacin Cientifica)

    = 47 x 106 (Notacin Tcnica)

    2.0 NOTACION CIENTIFICA Y NOTACIOTECNICA

    0.000 027 = 2.7 x 10-5 (Notacin Cientifica)

    = 27 x 10-6 (Notacin Tcnica)

    0.605 = 6.05 x 10-1 (Notacin Cientifica)

    = 605 x 10-3

    (Notacin Tcnica)

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    El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el que se utiliza entoda la materia y se basa en nueve unidades bsicas como semuestra en la siguiente tabla:

    longitud

    masa

    tiempo

    Corriente Elctrica

    Temperatura

    intensidad luminosa

    cantidad de substancia

    Cantidad Unidad Smbolo

    metro m

    kilogramo kg

    segundo s

    Ampere A

    Kelvin K

    candela cd

    mol mol

    radian rad

    esterradian sr

    3.0 SISTEMAS DE MEDIDA

    ngulo plano

    ngulo solido

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    Las unidades ms usadas en electrotecnia son las siguientes:

    Carga Elctrica

    Potencial ElctricoResistencia

    Conductancia

    Coulomb C

    Volt VOhm W

    Siemens S

    Henry H

    Farad F

    Hertz Hz

    Newton N

    Joule J

    Watt W

    Weber Wb

    Testa T

    Cantidad Unidad Simbolo

    inductancia

    Capacitancia

    Frecuencia

    Fuerza

    Potencia

    Energa, Trabajo

    Flujo Magntico

    Densidad de Flujo Magntico

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    Unidades Secundarias

    -Volumen

    : m- Frecuencia: Hz = 1/s

    - Densidad: kg/m

    -Velocidad

    : m/s- Fuerza: N = kg.m/s

    - Energa: J = N m

    -Potencia:

    W = J/s- Cant. carga elec: C = A.s

    -Dif. de pot

    .: V = N.m/C

    - Campo elctrico: V/m

    -Resistencia elec: = V/A

    -

    Capacitancia

    : F = A.s/V- Flujo magntico: Wb = V.s

    -Inductancia: H = V.s/A

    - Campo mag: T = Wb/m,

    N/A.m.

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    Prefijos Numricos

    Valor Numrico Notacin Prefijo Smbolo

    1 000 000 000 000 000 000 1018

    exa E1 000 000 000 000 000 10 15 peta P

    1 000 000 000 000 10 12 tera T

    1 000 000 000 10 9 giga G

    1 000 000 10 6 mega M

    1 000 10 3 kilo k

    0.001 10 -3 mili m

    0.000 001 10 -6 micro

    0.000 000 001 10 -9 nano n

    0.000 000 000 001 10 -12 pico p

    0.000 000 000 000 001 10 -15 femto f

    0.000 000 000 000 000 001 10-18

    atto a

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Cuando las cantidades sean muy grandesprincipalmene se utilzaran los siguientes prefijos:

    peta

    tera

    giga

    mega

    kilo

    1015

    1012

    109

    106

    103

    P

    T

    G

    M

    k

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    10-3

    10-6

    10-9

    10-12

    10-15

    milli

    micro

    nano

    pico

    femto

    m

    m

    n

    p

    f

    Cuando las cantidades sean muy pequeasprincipalmene se utilzaran los siguientes prefijos:

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Con el objeto de un mejor manejo y comprensin de las

    cantidades que se manejan a veces es convenienterepresentar (convertir) las mismas utilizando un prefijo

    pequeo y el numero entero largo.

    Representacin (conversin) utilizando prefijos

    0.47 MW = 470 kW

    Numero largo

    Prefijo pequeo

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    10,000 pF = 0.01 mF

    Numero Pequeo

    Prefijo grande

    Con el objeto de un mejor manejo y comprensin de las

    cantidades que se manejan a veces es convenienterepresentar (convertir) las mismas utilizando un prefijo

    grande y el nmero pequeo (menor que uno).

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    10,000 W + 22 kW =

    10,000 W + 22,000 W = 32,000 W

    Otra Alternativa:

    10 kW + 22 kW = 32 kW

    Con el objeto de realizar operaciones de cantidades que

    tienen las mismas unidades se debe representar (convertir)

    las mismas a un solo prefijo.

    200 mA + 1.0 mA =

    200 mA + 1,000 mA = 1,200 mA

    Otra Alternativa:

    0.200 mA + 1.0 mA = 1.2 mA

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    La electricidad tiene su origen en el movimiento de una pequea

    partcula llamada electrn que forma parte del tomo La materiaest constituida por partculas infinitamente pequeas llamadasmolculas, estas a su vez estn divididas en tomos.

    4.0 CONSTITUCIN DE LA MATERIA: EL ELECTRON

    Electrn

    Protn

    Neutrn NcleoAtmico

    Orbita K

    Orbita L

    Orbita M

    L t t f d

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    Los tomos estn formadospor protones y neutrones enel ncleo y electrones que semueven describiendo rbitaselpticas formando la corteza.

    Un protn tiene carga elctricapositiva (+), y un electrnelctrica negativa (-).

    Los metales tienen lapropiedad de que los tomosque los forman tienden a

    perder uno o varios electronesde su ltima capa,llamndoseles electroneslibres, los cuales crean huecospudiendo ser estos ocupados

    por otros electrones libres.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Fundamento de la Materia

    Ejemplo: Molcula de agua (H2O) = 2 tomos de hidrogeno (H2) + 1 tomo de oxigeno (O)

    Materia Molcula tomo Ncleo Atmico Neutron

    Protn

    Electrn

    C l l t i l bit t d d l l l

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    + ++ +

    -

    -

    -

    -

    + ++ +

    -

    -

    -+ ++ +

    -

    -

    -

    Como los electrones que giran en la rbita ms apartada del ncleo son losmenos ligados al tomo, ocurre a veces, que algunos de ellos escapan,acaso por el choque de un electrn libre que se acerca a ellos a granvelocidad. Entonces prepondera la carga positiva existente en el ncleo; eltomo se ha convertido en un in positivo.

    A la inversa, la envoltura de electrones puede captar adicionalmenteelectrones libres. Entonces prepondera la carga negativa de la envoltura deelectrones; el tomo se ha convertido en un in negativo.

    n e- = n p+ n e- n p+ n e- > n p+

    CUERPO ELECTRICAMENTENEUTRO

    CUERPO CON CARGAPOSITIVA

    CUERPO CON CARGANEGATIVA

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Al producirse el abandono de un electrn de su rbitaqueda en su lugar unhuecoel cual atraer a un electrn de un tomo contiguo, de este modosedensencadena una cascada de electrones arrancados de otros tomoscontiguos para ir rellenando huecos sucesivos, y as se produce unacirculacin de electrones.

    La fuerza que obliga a los electrones a circular por un conductor depende de

    la diferencia de electrones existentes en los extremos de ese conductor Si enun extremo se tienen muchos electrones mientras que en el otro apenas hay,aparecen aqu huecos, la tendencia natural es que se produzca unacirculacin de electrones hacia el extremo donde hay huecos, para alcanzaras un equilibrio.

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    La diferencia existente en el nmero de electrones entre un extremo y otro, yque determina la fuerzacon la que circulan, recibe el nombre de diferenciade tensin, lo que significa que cuanta mayor tensin exista en los extremos

    de un conductor mayor es tambin el nmero de electrones que haydispuestos en un lado para desplazarse hacia el otro.

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    El cobre es un buen conductor. La razn es evidente si se tieneen cuenta su estructura atmica, como se ve en la siguienteFigura .

    El ncleo o centro del tomo contiene 29 protones (cargaspositivas). Cuando un tomo de cobre tiene una carga neutra, 29electrones (cargas negativas) se disponen alrededor del ncleo.Los electrones viajan en distintas orbitales (tambin llamadoscapas). Hay 2 electrones en el primer orbital, 8 electrones en elsegundo, 18 en el tercero y 1 en el orbital exterior.

    5.0 MATERIALES CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y

    AISLANTES

    Atomo de Cobre

    En electricidad lo nico q e importa es el orbital e terior el c al

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    En electricidad, lo nico que importa es el orbital exterior, el cualtambin se denomina orbita de valencia. Es este orbital exteriorel que determina las propiedades elctricas del tomo. Parasubrayar la importancia de dicho orbital de valencia, se define la

    parte interna de un tomo como el ncleo ms todos los orbitalesinternos. Para un tomo de cobre, la parte interna es el ncleo(+29) y los tres primeros orbitales (-28).

    La parte interna de un tomo de cobre tiene una carga resultantede +1, porque tiene 29 protones y 28 electrones internos. Laanterior Figura permite visualizar la parte interna y el orbital devalencia de un tomo de Cobre.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    The valence shell

    Como el electrn de valencia es atrado muy dbilmente por laparte interna del tomo, una fuerza externa puede arrancarfcilmente este electrn, al que se le conoce como electrn libre,

    y, por eso mismo, el cobre es un buen conductor. Incluso latensin ms pequea puede hacer que los electrones libres deun conductor se muevan de un tomo al siguiente.

    - Los conductores (plata, cobre y oro) tienen un electrn devalencia.

    - Los aislantes poseen ocho electrones de valencia.

    - Un s e m i c o n d u c t o r es un elemento con propiedadeselctricas entre las de un conductor y las de un aislante.Como cabria esperar, los mejores semiconductores tienencuatro electrones de valencia.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Shell 3+ Shell 1 Shell 2El Si es un conductor, aislante,o un semiconductor?

    Semiconductor

    Atomo de SilicioConductor No-Conductor

    Conductor: Cuando la electricidad fluye sin problemas.

    Ej.) plata cobre oro aluminio tungsteno zinc

    nquel .... No-conductor: Cuando la electricidad no fluye bien.

    Ej.) cermica, vidrio, goma, plstico, algodn, etc.

    Semiconductor: Cuando tiene caractersticas intermedias entre un conductor y un no-conductor

    Ej.) silicio (Si), germanio (Ge), selenio (Se), etc.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    CONDUCTORES

    Los conductores soncuerpos que dejan pasarla corriente elctrica confacilidad.

    Los conductores sonmetales y son tambinbuenos conductores delcalor.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Los aislantes de la electricidad, son tambin buenos aislantes del calor.Como ejemplos podemos citar: papel, cartn, madera, plsticos, cermica,cristal, etc.

    Los aislantes son cuerposque oponen mucharesistencia al paso de lacorriente elctrica.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    6.0. CARGA ELCTRICA

    Cuando una barra de caucho se frota con piel, se

    remueven electrones de la piel y se depositan en labarra.

    Se dice que la barra se carg negativamentedebido a un excesode

    electrones. Se dice que la piel se carg positivamentedebido a una

    deficienciade electrones.

    Los electronesse mueven dela piel a labarra decaucho.

    positivo

    negativo

    + + + +

    -- --Piel

    Caucho

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    Vidrio y seda

    Cuando una barra de vidrio se frota con seda, se remueven electrones del vidrio

    y se depositan en la seda.

    Se dice que el vidrio est cargado positivamente debido

    a una deficienciade electrones. Se dice que la seda est

    cargada negativamentedebido a un excesode

    electrones.

    Los electrones de

    mueven del

    vidrio a la seda.

    positivo

    negativo

    - - - -

    + + + +

    seda

    vidrio

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Los dos tipos de carga

    piel

    caucho

    Atraccin

    Note que la esfera cargada negativamente (verde)es atradaporla esfera cargada positivamente (roja).

    Cargas opuestas se atraen!

    Car as i uales se re elen!

    seda

    vidrio

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    Primera ley de la electrosttica

    Cargas iguales se repelen;cargas opuestas se atraen.

    NegNeg PosNegPosPos

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    La cantidad de carga

    La cantidad de carga (q) se puede definir en trminos del

    nmero de electrones, pero el Coulomb (C) es una mejorunidad para trabajar. Con la siguiente equivalencia:

    Coulomb: 1 C = 6.25 x 1018 electrones

    Esto significa que la carga en un solo electrn es:

    1 electrn: e- = -1.6 x 10-19 C

    1 mC = 1 x 10-6 C 1 nC = 1 x 10-9 C

    1 pC = 1 x 10-12

    C

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Ley de Coulomb

    La fuerza de atraccin o repulsin entre dos cargaspuntuales es directamente proporcional al producto de las

    dos cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la

    distancia entre ellas.

    F

    r

    FF

    q

    q q

    q- +

    - -

    2

    'qq

    F r

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Clculo de fuerza elctrica

    La constante de proporcionalidad k para la ley deCoulomb depende de la eleccin de las unidades paracarga.

    Cuando la cargaqest encoulombs, la distanciarenmetrosy la

    fuerzaFennewtons, se tiene:

    2 29

    2

    N m9 x 10

    ' C

    Frk

    qq

    qq

    Fr

    kr

    qkq

    F

    2

    2 donde

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    7.0. EL CAMPO ELCTRICO

    1. Considere el punto P auna distancia r de +Q.

    2. En P existe un campo elctrico Esi una carga de prueba +q tiene

    una fuerza F en dicho punto.

    3. La direccin del E es igual

    que la direccin de una fuerza

    sobre la carga + (pos).

    E

    4. La magnitud de E est

    dada por la frmula:

    Campo elctrico

    ++++ +

    +++Q

    .P

    r

    +qF

    +

    C

    N

    q

    FE unidades;

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    El campo es propiedad del espacio:

    E

    Campo elctrico

    ++

    ++ +

    +++

    Q

    .

    r

    En un punto existe un campo Eya sea que en dicho punto

    haya o no una carga. La direccindel campo es alejndosede

    la carga +Q.

    E

    Campo elctrico

    ++

    ++ +

    +++

    Q

    .

    r

    ++q --q

    F

    F

    La fuerza sobre +q

    est en direccin delcampo.

    La fuerza sobre -q

    est contra ladireccin delcampo.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Campo cerca de una carga negativa

    Note que el campo Een la vecindad de una carga negativa Q

    es hacia la carga, la direccin en que se movera una carga de

    prueba +q.

    La fuerza sobre +qest en direccin del

    campo.

    La fuerza sobre -q

    est contra ladireccin delcampo.

    E

    Campo elctrico

    .

    r

    ++q

    F

    --

    -

    -

    -

    ----Q

    E

    Campo elctrico

    .

    r

    --qF

    --

    --

    -

    ----Q

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La magnitud del campo E

    Lamagnitudde la intensidad del campo elctrico en un punto

    en el espacio se define como lafuerza por unidad de carga (N/C)

    que experimentara cualquier carga de prueba que se coloque

    en dicho punto.

    Intensidad de campoelctrico E

    LadireccindeEen un punto es la misma que la direccin

    en que se movera una carga positiva SI se colocara en

    dicho punto.

    C

    N

    q

    FE unidades;

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Una carga de +2 nC se coloca a una distancia r

    de una carga de8mC. Si la carga experimentauna fuerza de 4000 N, cul es la intensidaddel campo elctrico E en dicho punto P?

    Campo elctrico

    .

    --

    --

    -

    ---

    -Q

    P

    Primero, note que la direccin de E es hacia Q(abajo).

    8 mC

    E

    ++q

    E 4000 N

    -9

    4000 N

    2 x 10 C

    FE

    q

    +2 nC

    r

    E = 2 x 1012 N/C

    hacia abajo

    Nota: El campo E sera el mismopara cualquier carga que se

    coloque en el punto P. Es una propiedad de dicho espacio.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    42/73

    8.0. FUERZA, TRABAJO, POTENCIA

    La fuerza F e s i g u al a l p r o d u c t o d e l a m as a p o r l a aceleracin.La fuerza est dada en Newton (N), si la mas esta en kg y la

    aceleracin en m/s2.

    Fuerza

    F= ma; unidades: 1 N = 1 kg.m/s2

    El trabajo se define como el producto del desplazamientod y una fuerza paralela aplicada F.

    TrabajoW = Fd; unidades: 1 J = 1 N m

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La potencia es la tasa a la cual se realiza el trabajo la tasa a la cualla energa se modifica de una forma a otra.

    La unidad derivada de la potencia es el Watt (W) equivalea 1 Joule por segundo (J/s)

    Por ejemplo: para levantar verticalmente un peso de 3Newton a 2 metros en dos minutos, se requiere untrabajo de:

    W=3 N * 2 m = 6 J (Energa Potencial Aumentada)

    Por lo tanto una potencia promedio de:

    P = 6 J/120 s = 0,05 W

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    44/73

    La unidad bsica de la corriente elctrica es el amperio [A], sedefine como la intensidad de corriente que atraviesa dos

    conductores paralelos de longitud infinita y seccin nula,separados un metro, en el vaco y entre los que existe unafuerza de 2x10 -7 [N/m].

    Sin embargo, se suele considerar la corriente como cargas enmovimiento, definindose un amperio como el equivalente a unculombio de carga que pasa por una superficie en un segundo.

    9.0 CORRIENTE ELCTRICA

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    45/73

    Corriente Elctrica

    La corriente elctrica I es la tasadel flujo de carga Q a travs deuna seccin transversal A enuna unidad de tiempo t.

    Q

    I t

    1C1 A

    1 s

    Un ampere Aes la carga que fluye a la tasa de

    un coulomb por segundo.

    A+

    -

    Alambre

    +Q

    t

    Cual es la corriente si 2 C de carga pasan por unpunto en 5 s?

    I = 0.4 A

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La corriente elctrica en un alambre es de 6 A. Cuntoselectrones fluyen a travs de un punto dado en un

    tiempo de 3 s?

    I = 6 A

    ;q

    I q Itt

    q = (6 A)(3 s) = 18 C

    Recuerde que: 1 e- = 1.6 x 10-19 C, luego convierta:

    -

    20-191e18 C 18 C 1,125 x 10 electrons1.6 x 10 C

    En 3 s: 1,125 x 1020 electrones

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La intensidad de corriente depende del nmero de electronesque atraviesa la seccin del conductor en un tiempodeterminado.

    Para que exista corriente es necesario que los conductoresformen un circuito cerrado.

    tomos

    Electrones

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    48/73

    9.1. Sentido de la Corriente

    Como los electrones tienen cargas negativas se mueven en

    sentido contrario, van del polo negativo (-) al polo positivo (+) delgenerador y/o batera..

    Antes de conocer que la causa de la corriente elctrica eran loselectrones libres, Faraday eligi como sentido de la corriente elque va desde el polo (+) al polo (-) del generador y/o bateria.

    G cargaFuente de

    alimentacin

    +

    -

    Movimiento de loselectrones

    Sentido de lacorriente

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    9.2 Clases de Corriente

    Segn que la tensin (o voltaje) en el generador sea o no constantetanto en valor como en sentido, se podr considerar dos tipos decorriente elctrica:

    Continua

    Alterna

    9.2.1. Corriente Continua

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Es una corriente elctrica que circula siempre en el mismo sentido ycon la misma intensidad. Los electrones se mueven siempre en elmismo sentido, del polo negativo al positivo. Las pilas, las bateras detelfonos mviles y de los coches producen CC. Tambin la utilizanpero transformada de CA a CC, los televisores, ordenadores, aparatoselectrnicos, etc.

    i

    I

    t

    El movimiento de los electrones siempre tienen el mismosentido

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    9.2.2. Corriente Alterna

    Es la que cambia peridicamente de sentido e intensidad. Es unacorriente en la que los electrones no circulan en un sentido nico,sino alterno, por ejemplo cambiando de sentido unas 50 veces por

    segundo. Este tipo de corriente es la utilizada en viviendas, industrias,etc., por ser ms fcil de transportar.

    i

    t

    Tf

    1

    Imx

    -Imx

    Movimiento de los electrones en unsentido Movimiento de los electrones en sentidoopuesto

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    10.0. POTENCIAL ELCTRICO Y DIFERENCIA DE

    POTENCIAL ELCTRICO (VOLTAJE)

    Al colocar una carga en una regin del espacio se crea una zona de

    influencia, llamada campo elctrico, que se pone de manifiesto conla presencia de una segunda carga, ya que aparecen fuerzas deatraccin o repulsin; pero esta regin del espacio estar afectadatanto por la primera carga como por la segunda.

    Para obtener una descripcin de dicho campo es til calcular laenerga potencial de cada carga con respecto a la carga de unidadpositiva.

    Este nuevo concepto se conoce como Potencial Elctrico sesimboliza por la letra V y se mide en Voltios (V).

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Representacin del Campo Elctrico

    + _

    Campo Elctrico debido auna carga positiva Campo Elctrico debido auna carga negativa

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Sea el campo elctrico de la carga +qsituada en elpunto 0, en la figuraanterior. Para calcular la diferencia de potencial elctrico entre lospuntos A y B, situamos una carga de prueba +q0(+q0< +q)en A y lamovemos uniformemente hasta B, midiendo el trabajo realizado WAB.

    La diferencia de potencial elctrico se define como:

    0q

    WVV ABAB

    V

    VA

    VB

    +q +q0 r

    A B0

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    El trabajo WAB puede ser positivo, negativo o nulo y, en cadacaso, el potencial elctrico de B es mayor, menor o igual que el

    potencial de A. Si el punto A es un punto alejado (que podemos considerar

    situado en el infinito), entonces el potencial de A se hace cero,lo que permite definir el potencial en un punto:

    Suprimiendo los subndices el potencial voltaje ser:0

    0q

    WV BB

    q

    WV

    Diferencia de Potencial (Voltage) Elctrico:

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    e-

    Por tanto, la diferencia de potencial tension V entre dos puntos de un campo

    electrico es por definicin:.

    Diferencia de Potencial (Voltage) Elctrico:

    El Trabajo necesario para desplazar launidad de carga elctrica positiva de unpunto a otro en contra o a favor de lasfuerzas delcampo.+

    +

    ++++

    +++

    --

    ----

    ---

    La unidad del potencial elctrico es el voltio,V

    (en honor de Volta), y se expresa enJoule/Coulomb.

    C

    JV

    1

    11

    La ecuacin que define a la diferencia de Potencial Elctrico es: V= W/q

    La unidad de la Tensin (Voltaje) es el Voltio,1 volt es la diferencia de potencial (voltage)entre dos puntos, en los que se requiere 1joule de trabajo para mover 1 coulomb de

    carga de un punto al otro.

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Fuente de Tensin (Voltaje) Fuerza

    Electromotriz (fem)

    Una Fuente de Tensin (Voltaje) fuente de fuerzaelectromotriz (fem) es un dispositivo que usa energa qumica,mecnica u otra para proporcionar la diferencia de potencialnecesaria para que circule una corriente elctrica.

    Lneas deDistribucin

    Batera Generador elico

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    58/73

    Obtngase la potencia y trabajo asociados con elmovimiento de una masa de 3,5x10-2 kg por una accinde una fuerza de 7,5x10-4 N en una distancia de dosmetros durante el lapso de catorce segundos.

    Datos:

    m: 0,035kg

    F: 0,00075N

    d: 2m

    t: 14s

    W= F * d = 0,0015 (J) = 1,5 (mJ)

    P= W/t = 0,000107 (W) = 0,107 (mV)

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La unidad de potencia usada en motores elctricos es elcaballo de fuerza (HP), igual a 746 watts Cuanta energasuministrara un motor de 5 HP en dos horas. Expresar larespuesta en MJ.

    Datos:

    Potencia en Watss:

    P: 5 HP

    t: 2 Horas P= 5 *746 = 3730 (W)

    1 HP = 746 W E= P (W) * t (s)= 26,856 (MJ)

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Para mover 8,5 x 1018 electrones de un punto a otro en uncircuito elctrico, se realiza un trabajo de 136 J. Quediferencia de potencial se crea entre los dos puntos.

    Datos:

    No electrones = 8,5E+18 electrones q= 1,36 C

    1 Culombio = 6,25 x1018

    electrones U= W/q = 100 (V)

    11.0 El Multimetro

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Se denomina Multimetro, al aparato capaz de realizarvarias (multi) mediciones (metro), tambin se le conoce con elnombre de Polimetro o Tster.

    Dentro del instrumento podemos distinguir tres mediciones

    diferentes con las que realizaremos las lecturas ms comunes:

    OHMETRO Resistencias ()

    VOLTIMETRO Tensin (V) en CC y AC

    AMPERIMETRO Intensidad (A) en CC y AC

    Tipos de Multimetros

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    Clasificacin de polimetros en funcin de su tecnologia.

    MULTIMETROS

    Convencionales

    Especificos Automocin

    ANALOGICOS

    DIGITALES

    Multimetros Analogicos

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    63/73

    Los polmetros analgicos, hoy

    en da, estn en desuso, debido asu menor resolucin y lectura mscomplicada.

    Son sensibles a la inversin depolaridad, y su lectura se veafectada por las vibraciones.

    Por el contrario, son ms fiables

    a la hora de realizar medicionesque varan rpidamente en eltiempo.

    Multimetro Digital Convencional

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

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    La indicacin de medicin se realiza a travsde dgitos visualizados en una pantalla de cristal

    liquido. La medicin es ms precisa, pero a su vez mslenta.

    Soportan mayores intensidades, son ms

    precisos cuando la medicin se realiza bajocondiciones de trabajo difciles, como vibraciones.

    Dispone de elementos y circuitos de proteccinque hacen que se bloquee en caso de haberseleccionado una escala equivocada.

    Si la polaridad de las puntas de prueba est

    invertida, aparece en la pantalla el signo (-),indicacin negativa.

    Multimetro Digital Convencional

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    65/73

    Display

    InterruptorEncendido/Apagado

    VCD: Tensin encorriente continua

    Selector de Rango

    OHM: Control de Resistencias

    COM: casquillo de entrada

    para todas las medidas

    V-: casquillo de entradamedidas tensin/resistencia

    ADC:Intensidad en

    corriente continua

    VAC: Tensin encorriente alterna

    AAC: Intensidaden corriente alterna

    mA: casquillo de entradapara medidas de hasta

    0,2A.Proteccin por fusible

    10A: casquillo de entradapara medidas de hasta

    10A.Sin proteccin fusible

    Multimetros Digitales Avanzados

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    66/73

    Estn orientados, casi exclusivamente, al mundo de la

    Automocin.

    Ademas de todas las mediciones que podemos realizar conun polimetro convencional, con los avanzados abarcamosmucho ms campo, como por ejemplo:

    FRECUENCIA (Hz)

    TEMPERATURA (C)

    REVOLUCIONES POR MINUTO (r.p.m.)

    CICLO DE TRABAJO (% DWELL)

    Precauciones para la Medicin

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    67/73

    Cuando midamos resistencias, asegurarse que la resistencia a medir NO est

    bajo tensin y desconectada de cualquier instalacin.

    Comenzar desde la escala ms alta e ir bajando hasta conseguir una medicinprecisa.

    No debemos tocar las puntas de prueba con los dedos, ya que la resistenciainterna de nuestro cuerpo puede variar la medicin.

    Cuando midamos tensiones, primero nos aseguraremos de que tipo se trata,alterna o continua. Comenzaremos la medicion desde la escala mas alta e iremosbajando hasta conseguir una medicin precisa.

    En mediciones de intensidad, debemos tener en cuenta que la proteccin confusible solo es valida hasta 0,2 Amperios, para intensidades superiores,generalmente se emplea otro terminal sin ningn tipo de proteccin.

    Mediciones con Multimetros

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    68/73

    Ohmetro

    Aplicacin: Medir la resistencia y la continuidad de un circuito o elemento yel aislamiento del mismo con respecto a masa.

    CONTROL DE RESISTENCIA

    Mediciones con Multimetros

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    69/73

    VOLTIMETRO

    Aplicacin: La medicin se realiza en Paralelo. Medir la tensin que llega aun elemento, asi como la cada de tensin que tiene un circuito elctrico.

    V

    CONTROL DE CAIDA DE TENSIN

    Mediciones con Multimetros

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    70/73

    AMPERIMETRO

    Aplicacin: La medicin se realiza en Serie. Medir la intensidad de corrienteconsumida por un circuito.

    A

    CONTROL DE CONSUMO

    EJERCICIO DE LECTURA

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    71/73

    OHMETRO

    4K

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    EJERCICIO DE LECTURA

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    72/73

    VOLTIMETRO

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    EJERCICIO DE LECTURA

  • 7/23/2019 Capitulo 1 - Introduccion II 2014

    73/73

    AMPERIMETRO

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