CAPITULO 4 : LA CORRIENTE ALTERNA4.1 EL CAMPO MAGNETICOINTRODUCCION:

Las fuerzas magnticas estan presentes en un innumerable listado de equipos de uso diario en nuestra vida como por ejemplo: motores,televisores,computadoras,hornos de microondas ,radios etc,etc.

La naturaleza fundamental del magnetismo es la interaccin de cargas elctricas en movimiento.

Aunque las fuerzas electrostticas y magnticas son muy diferentes entre s utilizamos la idea de un campo para describir ambas clases de fuerzas.

Recordemos que la fuerza electrosttica surge de dos etapas:primero una carga crea un campo elctrico en el espacio que la rodea y luego una segunda carga responde a este campo.

Las fuerzas magnticas tambien surgen en dos etapas.Primero una carga en movimiento o un conjunto de cargas en movimiento (es decir una corriente elctrica) originan un campo magntico.A continuacin,una segunda corriente o carga en movimiento responde a este campo magntico y de este modo experimenta una fuerza magntica.Hace 2500 aos en la ciudad de Magnesia (hoy la ciudad de Manisa en Turqua) se cuenta que unos pastores sintieron una fuerte atraccin hacia el suelo de las puntas metlicas de sus bastones y de los clavos de sus zapatos; al remover la tierra descubrieron una roca de color negro la cual atraia a elmentos de hierro. Hoy esta roca se la conoce como piedra imn o magnetita que qumicamente es un xido de hierro (). Posteriormente se descubri que al colgar libremente de un hilo un pedazo largo y delgado de la roca de magnesia,esta daba varias vueltas hasta detenerse y apuntar siempre el mismo extremo hacia el polo norte geogrfico y el otro al polo sur geogrfico, por ello lo utilizaron sobre todo los chinos en el ao 121 A.C para los viajes martimos.A partir de este descubrimiento se inicia a utilizar el nombre de polo magnetico.Adicionalmente se descubri que un pedazo de hierro que se frotaba sobre la piedra de magnesia obtena las propiedades de esta (quedaba magnetizado).

El mdico ingles William Gilbert (en el ao 1600) demostr que la tierra se comportaba como un enorme imn , en donde si la brjula se orienta al norte,entonces el polo norte geogrfico es un polo sur magntico y el polo sur geogrfico es un polo norte magntico

Campo magntico de la Tierra

Un poderoso campo magntico rodea a la Tierra, como si el planeta tuviera un enorme imn en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geogrfico y viceversa. Por paralelismo con los polos geogrficos, los polos magnticos terrestres reciben el nombre de polo norte magntico (prximo al polo norte geogrfico) y polo sur magntico (prximo al polo sur geogrfico), aunque su magnetismo real sea opuesto al que indican sus nombres.

El eje magntico de la tierra no es del todo paralelo a su eje geogrfico (su eje de rotacin),esta desviacin se le conoce como declinacin magntica.

El concepto de polo magntico puede parecer similar al de carga elctrica y los polos norte y sur pareceran ser anlogos a la carga positiva y negativa, pero esto no es as. En tanto que existen cargas positivas y negativas aun no hay indicios experimentales de que exista un polo magntico individual aislado;los polos siempre aparecen en pares.

4.2 CARACTERISTICAS DEL CAMPO MAGNETICOHace ms de un siglo el cientfico Michael faraday estudi los efectos producidos por los imanes. Observ que un imn permanente (pedazo de hierro que no pierde nunca su imantacin) ejerca una fuerza sobre un pedazo de hierro o sobre otro imn cercano a l,esto debido a la presencia de un campo de fuerzas cuyos efectos se hacan sentir a traves del espacio.

Faraday imagin que de un imn salan unas lineas de fuerza a las que llam Lineas de fuerza magnticas.

Las lineas de fuerza magntica producidas por un imn ya se una barra o una herradura,salen desde el polo norte y se curvan para entrar en el polo sur atravesando la parte interna de los imanes.

A la zona que rodea un imn y en la cal su influencia puede detectarse recibe el nombre de CAMPO MAGNETICO . Faraday tambien demostr que cuando dos imanes se encuentran cerca el uno del otro sus campos magnticos se interfieren. Cuando un polo norte se encuentra cerca de un polo sur las lineas de fuerza se dirijen del polo norte al sur (existe una atraccin)

Cuando se acercan dos polos iguales,las lineas de fuerza de cada uno de los polos se alejan (existe una repulsin)

S i se divide por la mitad un imn recto,se forman nuevos polos opuestos en el punto de separacin,cada uno con un polo norte y un polo sur que anteriormente no existan

Si se sigue dividiendo estos imanes en partes ms pequeas cada vez,la partcula menor que se puede conseguir por divisin sera una molcula que tambien estara magnetizada; a estas fracciones se les llama los imanes moleculares que en realidad no son imanes rectos en miniatura sino unas determinadas zonas que presentan un efecto magntico llamadas dominios de Weib.4.3 DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO

El concepto propuesto por Faraday de las lneas de fuerza, es imaginario pero resulta muy util para dibujar los campos magnticos (el espectro magntico).

Una sola lnea de fuerza equivale a la unidad de flujo magntico () que en el sistema CGS recibe el nombre de MAXWELL. Sin embargo es una unidad muy pequea de flujo magntico por lo que el sistema SI utiliza la unidad llamada WEBER

1 weber = 1 * Maxwell

Un flujo magntico que atravieza perpendicularmente una unidad de area ( ) recibe el nombre de Densidad de Flujo Magntico o Induccin Magntica (). La densidad de flujo magntico es una magnitud vectorial.

En el sistema SI el weber/ recibe el nombre de TESLA y en el sistema CGS se utiliza el maxwell/ y se llama GAUSS

4.4 PERMEABILIDAD MAGNETICAEste es un fenmeno presente en algunos materiales como el hierro dulce (hierro blando y resistente a la corrosin) en los cuales las lneas de fuerza de un campo magntico pasan con mayor facilidad a traves del material de hierro que por el aire o vaco.,esto quiere decir que la permeabilidad magntica nos indica si un material es o no buen conductor del campo magntico.

Esto provoca que cuando un material permeable se coloca en un campo magntico concentre un mayor nmero de lneas de flujo por unidad de rea y aumente el valor de la densidad de flujo magntico.

La permeabilidad magnetica del vaco en el sistema SI es:

Se define la permeabilidad relativa de una sustancia

Al colocar un cuerpo dentro de un campo magntico puede presentarse las siguientes situaciones:1- Que las lneas de fuerza fluyan con extremada facilidad a traves del cuerpo que por el vaco;en este caso el material se llama FERROMAGNETICO, se magnetizar con gran facilidad e intensidad;su permeabilidad magntica ser muy elevada (hierro puro ; niquel-hierro ).

Algunos materiales ferromagnticos son:

Hierro

Cobalto

Niquel

Galodinio

2- Que las lneas de fuerza pasen con libertad por el cuerpo .En este caso se trata de un material PARAMAGNETICO el cal se magnetizar pero no en forma muy intensa ()Materiales Paramagnticos son:

-Alumunio

-Litio

-Platino

-Iridio

3- Que las lneas de fuerza circulen ms fcilmente por el vaco que por el cuerpo.En este caso el material se llama DIAMAGNETICO pues no se magnetiza.Su permeabilidad es menor a la unidad (.

Materiales diamagnticos son:

Oro

Cobre

Plata

Mercurio

Bismuto

4.5 LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICOPara un medio dado el vector intensidad de campo magntico es el cociente entre la densidad del flujo magntico y la permeabilidad magntica del medio

H= intensidad del campo magnetico [Amperios/metro]

B= densidad de flujo magntico [Tesla]

permeabilidad magntica del medio

4.6 EL ELECTROMAGNETISMOSolamente el momento que la experimentacin se convierte en una herramienta fundamental para el desarrollo cientfico se relacionaron los fenmenos elctricos y magnticos.

En el ao 1820 el fsico dans Hans Crhistian Oersted mientras imparta una clase de fsica a sus alumnos sobre la corriente elctrica,por casualidad empuj en forma accidental una brjula que se encontraba debajo de un conductor conectado a una batera,el cal conduca una corriente elctrica continua, y observ como la aguja realizaba un giro de 90 y se colocaba perpendicular al conductor.

Con este fenmeno se demostraba que los conductores adems de conducir electricidad,generaban a su alrededor una fuerza parecida a la de un imn.

Poco tiempo despus el cientfico frances Andr Marie Ampere descubro que el campo magntico poda intensificarse al enrollar el alambre conductor en forma de bobina. Este hecho condujo a Joseph Henry un profesor norteamericano a realizar un experimento en el cal al enrollar un conductor aislado alrededor de una barra en forma de U y al conectarle una batera,la corriente elctrica magnetizaba el hierro y cuando se desconectaba de la bateria desapareca el campo magntico; haba descubierto el electroimn

Fu en el ao 1873 cuando el cientfico James Clark Maxwell comprob la relacin entre los fenmenos electrico y magntico,dando origen a la teora electromagnetica4.7 CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UNA CORRIENTE CONTINUA

A) CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN CONDUCTOR RECTOSi hacemos circular una corriente continua de suficiente intensidad a traves de un hilo conductor y este hilo conductor lo atravesamos con un cartn horizontal rgido y observamos el espectro magntico al momento de espolvorear limaduras de hierro alrededor del conductor, observaremos que este espectro son crculos concentricos cuyo sentido dependen de la direccin de la corriente (esta prueba fue desarrollada por Faraday).

Para definir la direccion de la corriente utilizaremos una convencin que deriva de una flecha

As mismo para conocer el sentido de la corriente y del campo magntico utilizaremos la regla de la mano derecha la que consiste en envolver el conductor con la mano derecha; el dedo pulgar indicar el sentido de la corriente ( de + a -) y los otros dedos indicarn el sentido del campo magntico

Por ejemplo el sentido de las lneas de campo magntico en un conductor que se dobla en sus extremos ser:

En cuanto a la densidad de flujo magntico, este alcanza su valor mximo en la superficie del conductor y disminuye a medida que aumenta la distancia con respecto a este.

B= Induccin magntica o densidad de flujo magntico en un punto determinado perpendicular al conductor [tesla]

= Permeabilidad del medio que rodea al conductor [T m/A]

Corriente que circula por el conductor [A]

distancia perpendicular entre el punto y el conductor [m]

B) CAMPO MAGNTICO PRODUCIDO POR UNA ESPIRAUna espira se obtiene al doblar en forma circular un conductor recto.El espectro del campo magntico son lneas cerradas que rodean a la corriente. En una espira la induccin magntica aumenta.

En el centro de la espira se tiene una densidad de campo igual a:

Donde es el radio de la espira.

C) CAMPO MAGNETICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE

Un solenoide se obtiene al enrollar un alambre en forma helicoidal. Cuando una corriente electrica circula a traves del solenoide,las lneas de fuerza del campo magntico se asemejan al campo producido por un imn en forma de barra.En su interior las lneas de fuerza son paralelas y el campo es uniforme. Las lneas de fuerza salen por una de las caras frontales de la bobina y entran por la otra.Una caracterstica del solenoide es que esta formado por una bobina con ncleo de aire; si introducimos un pedazo de metal,entonces toma el nombre de electroimn.

La causa de la amplificacin del flujo magntico mediante una bobina radica en la adicin de los campos magnticos de cada una de las espiras al que se llama transflujo.

Si tenemos varios conductores ordenados el uno al lado del otro por los que circula una corriente electrica en la misma direccin tendremos lo siguiente:

En general el transflujo tendra esta direccin

Por lo tanto el espectro del campo magntico en un solenoide ser:

Fijese la similitud con un iman recto.

La densidad del campo magntico en el solenoide ser

B = densidad de campo en Tesla

n = # de espiras del solenoide

= permeabilidad del medio en el interior del solenoide

I = corriente elctrica

L = longitud del solenoide en metros4.8 INDUCCION ELECTROMAGNETICAa) Induccin por movimiento (principio del generador de CA)Aprovechando las propiedades magnticas de los materiales ferromagnticos y dando forma apropiada a un ncleo de hierro,se puede dirigir convenientemente el flujo magntico.

Esta conduccin adecuada del flujo magntico se llama Circuito Magntico

Ahora que disponemos de un flujo til,realicemos el siguiente experimento:

Una espira conductora dispuesta de forma mvil y conectada a un voltmetro se mueve segn el dibujo de la posicin A a la B atravesando un campo magntico llamado Campo de Excitacin Cuando la espira conductora se desplaza en el interior del campo magntico la aguja del voltmetro se desva en un sentido.

Se observa que durante el movimiento, en la espira conductora se INDUCE una tensin. Esta tensin se ha generado por la variacin del flujo magntico ( ) que atravieza la espira conductora.

La tensin inducida se llama Fuerza Electromotriz (fem);esta fuerza impulza una corriente por la espira y el voltmetro.

Ahora desplacemos la espira conductora en sentido inverso atravesando el campo magntico y observaremos que se crea una tensin en sentido inverso que se observar en la aguja del voltmetro que se mover en sentido contrario.

Con la misma velocidad que se desplaza la parte activa de la espira conductora (la longitud activa del conductor por el campo magntico,se modificar el flujo que corta la espira. La fem inducida es proporcional a la velocidad con que varia el flujo magntico ( ) donde es el nmero de espiras de una bobina.A partir de ensayos experimentales se deduce que la fem inducida en la espira es directamente proporcional a la velocidad con la que la longitud activa atravieza en sentido transversal el flujo magntico, a la induccin magntica (B) y a la longitud activa del conductor.

Esta es la llamada Ley de la induccin de Faraday Si el conductor se mueve en el mismo sentido o en sentido contrario de las lneas del campo, NO se generara tensin por no variar el flujo cortado por la espira.

b) El Generador de Corriente AlternaEl mtodo normalmente empleado para transformar la energa mecnica en elctrica sirviendose de la induccin de tensiones es girar o rotar espiras en un campo magntico.

Un generador de CA elemental consta de las siguientes partes:

1- Un iman permanente o electroimn cuyos polos norte y sur estan frente a frente para producir en el entrehierro un campo magntico estacionario. A esta parte se le llama ESTATOR O INDUCTOR.2- Una espira de alambre dispuesta de manera que pueda girar en el campo magntico fijo; esta parte se le conoce como ROTOR O INDUCIDO. Los extremos del inducido estn conectados a unos contactos llamados ANILLOS ROZANTES los cuales giran con el inducido (en este dispositivo est la diferencia con un generador de CC).3- Dos ESCOBILLAS que van rozando los anillos rozantes de los cuales se recibe la fem producida por el inducido y transportada al circuito exterior

El funcionamiento es el siguiente: (con relacin a los grficos adjuntos)

Supongamos que la espira del inducido empieza a girar en el sentido de las manecillas del reloj y que su posicin inicial es 0 (cero grados).En esta posicin la espira es perpendicular a las lneas del campo y al no cortar a las mismas no se genera una fem,no hay flujo de corriente y el voltmetro marcar cero voltios.Ahora hacemos que la espira rote 90 observando que la mitad de la espira corta ms y ms lineas de campo hacia abajo,mientras que la otra mitad de la espira corta las lneas hacia arriba. A medida que la espira gira,aumentar el nmero de lneas de campo cortadas por lo que la fem aumenta proporcionalmente hasta llegar a 90. Como las dos mitades de la espira estn en serie el voltaje en las escobillas es la suma de las fem inducidas en cada una de ellas.Observe ahora lo que sucede cuando la espira gira 90 ms (hasta los 180). Los conductores que estaban cortando el mximo de lneas de fuerza van encontrando cada vez menos lneas hasta llegar a los 180 y ya no cortan ninguna lnea del campo; por lo tanto la fem inducida va disminuyendo desde el valor mximo alcanzado anteriormente hasta un valor mnimo y el voltmetro marcar cero voltios.Nuevamente hagamos girar la espira 90 ms (hasta los 270) con lo que el sentido del movimiento de los conductores se invierte; ahora la una mitad que cortaba las lneas hacia abajo lo hace hacia arriba mientras que la parte de la espira que cortaba hacia arriba lo hace hacia abajo; esto origina una fem inducida y un flujo de corriente de polaridad invertida.Finalmente al volver a la posicin de 360 (o de nuevo a 0), la polaridad sigue siendo negativa y va disminuyendo hacia cero. Al completarse el giro de la espira hemos obtenido una tensin y una corriente de forma sinusoidal a la que se llama como CORRIENTE ALTERNA.4.9 CARACTERIZACION DE LA CORRIENTE ALTERNAAMPLITUD: Tambien llamada valor pico es el mximo valor de una seal alterna,se la representa con una letra mayscula.

VALOR INSTANTANEO: Es el valor que tiene la tensin al observarla en un instante determinado,se la designa con una letra minscula

CICLO: La curva senoidal desde 0 hasta 360 representa una oscilacin;despus de los 360 la curva vuelve a empezar y as sucesivamente, por lo tanto es una seal peridica.

Un ciclo es una oscilacin completa de la tensin o corriente senoidal.El ciclo se puede expresar en grados elctricos o en radianes (360= 2radianes)

PERIODO:Es el tiempo que dura un ciclo se representa por T y se mide en segundos.Por lo tanto cuando se recorre 360 o 2radianes transcurre un tiempo equivalente a un perodo.

FRECUENCIA: Indica el nmero de ciclos trascurridos en un segundo;su unidad de medida es el Hertz [Hz] (1 Hz= 1/seg), los multiplos ms utilizados son el Kilohertz y el Megahertz.

Como la curva senoidal puedededucirse a partir de un movimiento circular podremos utilizar en vez del numero de ciclos el angulo descrito en un determinado tiempo,esto es una frecuencia circular.

Frecuencia circular=Angulo descrito / tiempo transcurrido

Utilizaremos el smbolo . Si el angulo recorrido es una circunferencia (360 o 2 radianes) el tiempo empleado ser un perodo T

frecuencia circular =

Como =

EMBED Equation.3 A continuacin veamos el formato general de la representacin de un voltaje alterno.Una tensin alterna senoidal puede representarse mediante:

Mediante la relacin:

VALOR MEDIO: Es igual a la media aritmtica de los valores instantaneos de una onda senoidal durante un semiciclo (porque si tomamos valores negativos el resultado siempre sera cero)..Por definicin:

El valor medio equivale a la altura de un rectngulo de base semiciclo de tal manera que las superficies de este rectngulo y el area del semiciclo sean iguales.

Esta altura (el valor medio) siempre es igual a:

VALOR EFICAZ: El valor eficaz de una onda senoidal es un valor de corriente o voltaje de corriente continua capaz de producir en el mismo circuito y en el mismo tiempo el mismo efecto trmico.Para obtener este valor se toman un gran nmero de valores instantaneos de una onda senoidal,se les eleva al cuadrado,se suman estos cuadrados y se divide para el nmero total de valores tomados;luego se extrae la raiz cuadrada de esta media cuadratica obteniendose el valor eficaz conocido tambien como el valor RMS (Root-Mean-Square).

Por definicin

= 0.707

ANGULO DE FASE:es el atrazo o adelanto en el tiempo que experimenta una seal con respecto a otra de la misma frecuencia tomada como referencia.

4.10 LA CORRIENTE TRIFASICALa energa elctrica alterna se obtiene principalmente con las llamadas mquinas sncronas ( mquinas en las que el rotor gira a la misma velocidad que el campo giratorio del estator o sea sincrnicamente) o alternadores trifsicos.Anteriormente se demostr que cuando se hace girar una bobina en un campo magntico con frecuencia de giro constante ( en RPM) se inducir en ella una tensin senoidal.

El campo magntico puede generarse mediante bobinas recorridas por CC o mediante imanes permanentes.

En este tipo de mquinas los polos magnticos se encuentran en el estator,por ello se les llama mquinas de polos exteriores o altenadores de inducido movil,pues es en las bobinas que se encuentran en el rotor en donde se induce la tensin que es tomada a traves de anillos rozantes y escobillas.

Sin embargo esta construccin resulta problemtica en mquinas de gran potencia por lo que se acostumbra a utilizar mquinas de Inductor movil o de polos mviles. El campo magntico se obtiene mediante las bobinas del rotor (en este caso el inductor).

En las bobinas del estator (el inducido en este caso) se induce una tensin alterna que ser senoidal si el campo en el entrehierro est distribuida senoidalmente (campo no homogeneo) y el rotor gira con velocidad constante.

Esta distribucin senoidal del campo en el entrehierro se logra dndole una forma especial a las zapatas polares o mediante los rotores lisos (en el caso de los turboalternadores).

La frecuencia f de la tensin alterna inducida depende del nmero de pares de polos (p) y de la frecuencia de giro n

Los generadores se impulsan mediante:

turbinas de vapor

turbinas a agua

turbinas a gas

motores de explosion (diesel)

La mayora de los alternadores son Trifsicos,es decir producen un voltaje de tres fases.

La siguiente figura muestra la estructura elemental de un generador trifsico.

Un campo magntico giratorio atraviesa tres devanados desplazados 120 unos de otros; por lo tanto en los tres devanados se inducirn tensiones del mismo valor ( a igual nmero de espiras). Como el campo magntico del rotor atraviesa las bobinas con su valor mximo a intervalos de 120,se obtendran tres tensiones que presentarn una diferencia de fase de 120

El desplazamiento de las bobinas 120 en el espacio se ha convertido en 120 en el tiempo.

Si se observa en el generador de la figura de arriba,tenemos seis conductores pero deben salir solo tres (las tres fases) y adicionalmente el conductor llamado neutro; para lograr esto se realizan conecciones internas en el generador llamadas:

Conexin Estrella

Conexin tringuloLa Conexin en estrella (Y) : llamada tambien conexin en ye. Un Terminal de cada una de las bobinas del estator se conectan a un punto comn llamado punto neutro obteniendose un sistema trifasico a cuatro hilos. La tensin entre el neutro y cualquiera de las fases se llama TENSIN DE FASE ( ), mientras que la tensin entre dos fases cualesquiera se llama TENSIN DE LINEA (), y la relacin entre estas dos tensiones es:

En cuanto a las corrientes del sistema,las corrientes de fase son igual a las corrientes de linea

La Conexin Tringulo () : Las fases se conectan por sus extremos: en este tipo de instalacin las tensiones de fase son iguales a las tensiones de lnea.

Las intensidades de lnea se dividen en los puntos terminales de manera que debern ser mayores que las intensidades de fase.

*

4.11- LOS INDUCTORES (LAS BOBINAS)Podemos reforzar en forma considerable el campo magntico creado por una corriente que circula en un conductor si enrollamos el conductor para formar una bobina.La intensidad del flujo magntico () es en el aire proporcional a la intensidad de la corriente

La relacin se llama INDUCTIVIDAD O INDUCTANCIA del campo magntico,se designa por la letra L y su unidad de medida es el HENRIO [H]

[H] (en el caso de un solenoide)Cuando en el ncleo hay un material ferromagntico,el flujo responde a cambios de flujo para ciertos cambios de corriente

Y para una bobina de n espiras:

Los smbolos que utilizaremos para una bobina son:

A las bobinas tambien se les llama inductores, reactores o chokes.

Tensin de autoinduccin:Conectemos una inductancia a una bateria

Con el interruptor abierto no hay circulacin de corriente por lo tanto no hay campo magntico.

Cuando cerramos el interruptor debe establecerse una corriente,pero vemos que esa corriente no aumenta hasta su valor mximo en forma instantanea sino que el aumento de la corriente se realiza en un cierto tiempo.

Qu es lo que ha ocurrido?.

Las lneas de fuerza del campo magntico creadas por la corriente deben expandirse y no lo hacen sin cortar la bobina que las produce.El resultado es que en esta expansin las lneas de fuerza al cortar la bobina crean una nueva induccin que tiende a forzar la corriente en sentido contrario al de su circulacin (Ley de Lenz).

En otras palabras ,el establecimiento de la corriente crea un campo magntico que se opone a esa misma corriente y dificulta su circulacin.

Despus de establecida la corriente en su nivel normal,cuando las lneas del campo se expanden hasta el mximo,no se produce ms el corte de la bobina entonces desaparece la oposicin y la corriente circula normalmente.Esta oposicin encontrada recibe el nombre de AUTOINDUCCION O INDUCTANCIA.Al desconectar el interruptor notamos que las lneas del campo magntico alrededor de la bobina no desaparecen instantneamente sino que presisan de un cierto tiempo para contraerse y al hacerlo cortan nuevamente a la bobina creando una nueva induccin que se opone al proceso.

Vemos entonces que el proceso de oposicin solo se manifiesta cuando ocurre variaciones de corriente o sea:

El signo menos indica que la tensin inducida tiende a oponerse a la corriente que crea el campo.

Desconexin por interrupcin de un circuito: Cuando se desconecta una bobina,el tiempo que requiere el proceso de abrir el interruptor es mnimo y se produce un cambio veloz de la corriente desde un valor a cero; esto quiere decir que la en un intervalo de tiempo muy corto (infinitesimal) da como resultado un elevado valor y la tensin de autoinduccin adquiere valores muy elevados superando incluso a la tensin de la fuente . Es por esto que cuando se abre un interruptor en CC se forma una chispa conocida como arco voltaico. Si la desconexin se da en CA el arco voltaico tendr una magnitud de acuerdo en que punto de la onda senoidal coincidi la apertura (alto arco voltaico si la desconexin se dio en el valor pico)

4.12- COMPONENTES PASIVOS EN CIRCUITOS DE CA

Resistencias en CA : A travs de una resistencia R pasa una corriente alterna con valor instantaneo de corriente ;esta intensidad provocar en cada instante sobre la resistencia una diferencia de potencial:

t

= t

Lo que quiere decir que la tensin y la intensidad tendrn para un mismo instante t el mismo ngulo de fase t es decir estarn en fase.

Fasorialmente podemos representar de la siguiente forma:

Condensadores en CA: Los condensadores presentan una cierta oposicin al paso de la corriente alterna.Esta condicin se denomina REACTANCIA por lo que a un condensador en CA se le conoce como un elemento reactivo y especficamente un condensador presenta una reactancia capacitiva que se le representa como y su unidad es el ohmio [].

En el condensador por la carga y descarga del mismo por efecto de la CA,la tensin pasa a positiva radianes ms tarde que la intensidad,lo cual quiere decir que la tensin va retrazada 90 con respecto a la intensidad.La magnitud R.M.S. de la corriente es:

Donde: =

En esta frmula se observa que un condensador ofrece alta oposicin al paso de seales de baja frecuencia (por ejemplo a la CC) y baja oposicin a las seales de alta frecuencia (condicin muy usada en el diseo de filtros).En CC el condensador se comporta como un circuito abierto

Y fasorialmente se representa de la siguiente manera:

Bobinas en CA: Al igual que los condensadores en corriente alterna,las bobinas presentan una oposicin al paso de la CA por lo tanto tambien son elementos reactivos y presentan una Reactancia Inductiva representada por y cuya unidad es el ohmio. La corriente y el voltaje son de la misma frecuencia y senoidales pero la corriente est retrasada 90 con tespecto al voltaje.El valor R.M.S de la corriente por la bobina ser:

Donde

Fasorialmente se expresara como

Las seales de i y v mostrarn un angulo de desfase de la siguiente manera.

Circuitos Resistivos-Reactivos:

Los circuitos que tienen resistencias,reactancias capacitivas y reactancias inductivas se denominan circuitos RLC. Cuando se combinan estos tres elementos sea en serie ,paralelo o circuito mixto,la magnitud y fase de la corriente depender de la reactancia y resistencia totales que presente el circuito a la fuente de voltaje.

El efecto combinado de una resistencia y una reactancia se denomina IMPEDANCIA , se mide en Ohmios [] y se representa por Z. La impedancia es una cantidad fasorial o compleja;esto significa que tiene una parte real y una parte imaginaria o una magnitud y un angulo.

Como la resistencia no puede ser negativa, la impedancia compleja se representa solo en el primero y cuarto cuadrante (diagrama de impedancias).

Del diagrama fasorial se deduce que:

Si el circuito est formado por una R, XL y XC el valor de la magnitud de la impedancia ser:

Existe un caso particular y es cuando en cuyo caso se presenta una frecuencia de resonancia propia del circuito (se producen tensiones sobre el condensador y sobre la bobina de valores muy elevados y peligrosos)

[]

[Hz]_1208982168.unknown

_1209753393.unknown

_1209925962.unknown

_1209927880.unknown

_1210359654.unknown

_1210361211.unknown

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_1210359721.unknown

_1210273095.unknown

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_1210273107.unknown

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