Electricidad y Mediciones Eléctricas

ELECTRICIDAD Y ELECTRICIDAD Y MEDICIONES MEDICIONES ELÉCTRICASELÉCTRICAS

ÍndiceÍndice

ELECTRICIDAD Y MEDICIONES ELÉCTRICAS

* La Electricidad

* Teoría electrónica

* Ruptura de la materia

* El electrón

* Formas de generarla

* Electricidad por fricción

* Electricidad por presión

* Electricidad por calor

* Electricidad por luz

* Electricidad por acción química(pilas primarias)

* Movimiento de los electrones

* Electricidad por magnetismo

* Electricidad por acción química(pilas secundarias)

ÍndiceÍndice

ELECTRICIDAD Y MEDICIONES ELÉCTRICAS

* Carga Eléctrica

* Voltaje

* Corriente Eléctrica

* Unidades Eléctricas

* Ondas senoidales, frecuencia y fase

* Valor máximo

* Valor promedio

* Valor eficaz o Valor RMS

* Lenguaje de los Sistemas digitales de medición

* Códigos Digitales

Es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones.

LA ELECTRICIDAD

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Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso.

Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos.

LA ELECTRICIDAD

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La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas, Tales de Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía atraer objetos livianos.

El interés por la electricidad empieza a dar frutos con las investigaciones hechas por Galvani, Volta, Coulomb y Franklin, y, ya a comienzos del siglo XIX, con Ampère, Faraday y Ohm.

TEORIA ELECTRÓNICA

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Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción —fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica— se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones.

TEORIA ELECTRÓNICA

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No obstante, el desarrollo de una teoría que unificara la electricidad con el magnetismo como dos manifestaciones de un mismo fenómeno no se alcanzó hasta la formulación de las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).

Los desarrollos tecnológicos que produjeron la primera revolución industrial no hicieron uso de la electricidad. Su primera aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones.

TEORIA ELECTRÓNICA

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La generación masiva de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda revolución industrial.

Este fue el momento de grandes inventores como Alexander Graham Bell, Nikola Tesla, Thomas Alva Edison, etc.

TEORIA ELECTRÓNICA

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La materia se divide en compuestos, que están formados por elementos simples; éstos se agrupan en moléculas, que están formadas por átomos.

Ruptura de la Materia

RUPTURA DE LA MATERIA

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Átomo: De acuerdo con la teoría de Bohr, el átomo consiste en un núcleo central de carga positiva alrededor del cual giran en órbitas fijas, tal como los planetas alrededor del sol, diminutas partículas cargadas negativamente y se le denominan electrones. En cada tipo de átomo la carga negativa de todos los electrones orbitales justamente corresponde a la carga positiva del núcleo, haciendo de este modo la combinación eléctricamente neutral.


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Núcleo del Átomo: El núcleo positivamente cargado revela a su vez una estructura también compleja, pero para comprender la electricidad resulta adecuada una visión extraordinariamente más simplificada. De acuerdo con este concepto simplificado, el núcleo esta constituido por 2 partículas fundamentales conocidas como el protón y el neutrón. El protón es una partícula relativamente mas pesada (1840 veces mas pesada que el electrón) (+) mientras el neutrón, con casi igual masa, no tiene carga alguna.


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Su movimiento genera la corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de estructura molecular en la que se encuentren, necesitarán más o menos energía para desplazarse

Comúnmente representado por el símbolo: e−, en un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.

Los electrones tienen una masa de 9,11×10-31 kilogramos, unas 1800 veces menor que la de los neutrones y protones. Siendo tan livianos, apenas contribuyen a la masa total de las sustancias.

EL ELECTRÓN

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Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga eléctrica de igual magnitud, pero de polaridad contraria a la del protón. Dicha magnitud, cuyo valor es de 1,602×10-19 coulombios, es llamada carga elemental o fundamental, y es considera a veces un cuanto de carga eléctrica, asignándosele un valor unitario.

Por razones históricas y ventajas en ecuaciones matemáticas, se considera a la carga del protón como positiva, mientras que a la del electrón como negativa. Por esto se dice que los protones y electrones tienen cargas de +1 y -1 respectivamente, aunque esta elección de signo es totalmente arbitraria.

EL ELECTRÓN

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Historia:

La existencia del electrón fue postulada por el físico irlandés G. Johnstone Stoney como una unidad de carga en el campo de la electroquímica, y fue descubierto por Joseph John Thomson en 1897 en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge.

Influido por el trabajo de Maxwell y el descubrimiento de los rayos X, Thomson dedujo, mientras estudiaba el comportamiento de los rayos catódicos en el TRuC, que existían unas partículas con carga negativa que denominó corpúsculos. Aunque Stoney había propuesto la existencia del electrón, fue Thomson quien descubrió su carácter de partícula fundamental; sin embargo, para confirmar su existencia era necesario medir sus propiedades, en particular la carga eléctrica.

EL ELECTRÓN

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Electrones en el Universo:Los científicos creen que el número de electrones existentes en el universo conocido es de al menos 1079. Este número asciende a una densidad media de alrededor de un electrón por metro cúbico de espacio.En la vida cotidiana:La corriente eléctrica que suministra energía a nuestros hogares está originada por electrones en movimiento. El tubo de rayos catódicos de un televisor se basa en un haz de electrones en el vacío desviado mediante campos magnéticos que impacta en una pantalla fluorescente.

EL ELECTRÓN

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La electricidad es la acumulación o movimiento de electrones que han sido sacados de sus órbitas. Estos electrones son los llamados electrones libres, que al ser sacados de sus órbitas dentro del átomo se mueven con facilidad por la materia.

Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa (porque hay más electrones que protones). Cuando los átomos pierden electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva (porque hay más protones que electrones).

ELECTRICIDAD

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• Electricidad por fricción

• Electricidad por presión

• Electricidad por calor

• Electricidad por luz

• Electricidad por acción química(pilas primarias)

• Electricidad por magnetismo

FORMAS DE GENERAR ELECTRICIDAD

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• Se puede cargar un cuerpo mediante frotamiento o fricción. Cuando dos trozos de material se frotan uno contra otro, los electrones son arrancados de uno y adheridos al otro. Se obtiene una buena carga estática frotando un aislante duro contra otro blando o suave. Si se utilizan buenos conductores es difícil obtener una carga detectable

ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN

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• El lápiz es de material aislante y al electrizarse concentra los electrones en el punto de frotamiento; la cucharilla, al ser metálica, conduce los electrones distribuyéndolos por todo el metal

ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN

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ELECTRICIDAD POR PRESIÓN

• a electricidad producida por presión se denomina piezoelectricidad. Está generada por la comprensión y decomprensión de determinados materiales de cristal, como el cuarzo.

• La capacidad de los cristales para desarrollar una carga eléctrica cuando son sometidos a presión, es muy útil cuando se necesitan señales de referencia muy precisas.

ELECTRICIDAD POR PRESIÓN

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• Los cristales de algunas sustancias, tales como las sales de Rochela o el cuarzo, tienen características piezoeléctricas peculiares. Cuando se comprime un cristal de cuarzo, los electrones tienden a moverse en una dirección. Esta tendencia crea una diferencia de potencial en las caras opuestas del cristal que puede ser medido con un voltímetro.

CARACTERISTICAS PIEZOELECTRICAS DE LOS CRISTALES

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ELECTRICIADAD POR PRESIÓN

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• Este fenómeno se puede demostrar retorciendo entres si dos hilos, uno de cobre y otro de hierro, y calentando esta unión. Si se conecta un voltímetro entre los extremos fríos indicará que la corriente fluye a través de los dos hilos.

• La corriente suministrada por un par térmico es muy pequeña, pero resulta práctica para su uso en dispositivos sensores de temperatura de precisión.

ELECTRICIDAD POR CALOR

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Características del par térmico

• Cuando un hilo de metal, tal como el cobre, se calienta por un extremo, los electrones tienden a moverse desde el lado caliente hacia el más frío. Esto sucede en la mayoría de los metales. Sin embargo, en algunos, tales como el hierro, sucede lo contrario, es decir, los electrones tienden a moverse del lado frío al más caliente.

CARACTERISTICAS DEL PAR TÉRMICO

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PAR TÉRMICO

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ELECTRICIDAD POR LUZ

La luz en sí misma es una forma de energía y muchos científicos la consideran formada por pequeños paquetes de energía llamados fotones. Cuando los fotones de un rayo luminoso inciden sobre un material, liberan energía. En algunos materiales la energía procedente de los fotones puede ocasionar la liberación de algunos electrones de los átomos. Materiales tales como potasio, sodio, cesio, litio, selenio, germanio, cadmio y sulfuro de plomo, reaccionan a la luz en esta forma.


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Efecto fotoeléctrico: El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).

Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido.

El efecto fotoeléctrico se puede usar de tres maneras:


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• Efecto fotoelectrico:


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1.-Fotoemisión: La energía fotónica de un rayo de la luz puede causar la liberación de electrones de la superficie de un cuerpo que se encuentran en un tubo al vació. Entonces una placa recoge estos electrones.


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2.-Fotovoltaica: Consiste en la transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La energía luminosa que se aplica sobre una de dos placas unidas, produce la transmisión de electrones de una placa a otra. Entonces las placas

adquieren cargas opuestas en la misma forma que una batería.


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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fd/4inch_poly_solar_cell.jpg

3.-Fotoconducción.- La energía luminosa aplicada a algunos materiales que normalmente son malos conductores, causa la liberación de electrones en los metales, de manera que estos se vuelven mejores conductores


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• Fotoconducción:


• Aplicaciones:


Las sustancias químicas pueden combinarse con ciertos metales

para iniciar una actividad química en la cual habrá transferencia de electrones produciéndose cargas eléctricas.

El proceso se basa en el principio de la electroquímica. Un ejemplo es la pila húmeda básica. Cuando en un recipiente de cristal se mezcla acido sulfúrico con agua (para formar un electrolito) el acido sulfúrico se separa en componentes químicos de hidrogeno (H) y sulfato (SO4), pero debido a la naturaleza de la acción química, los átomos de hidrógeno son iones positivos (H+) y (SO4-2). El número de cargas positivas y negativas son iguales, de manera que toda la solución tiene una carga neta nula. Luego, cuando se introducen en la solución barras de cobre y zinc, estas reaccionan con ella.

ELECTRICIDAD POR REACCIONES QUIMICAS

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El zinc se combina con los átomos de sulfato; y puesto que esos átomos son negativos, la barra de zinc transmite iones de zinc positivos (Zn+); los electrones procedentes de los iones de zinc quedan en la masa de zinc, de manera que la barra de zinc tiene un exceso de electrones, o sea una carga negativa. Los iones de zinc se combina con los iones de sulfato y los neutralizan, de manera que ahora la solución tiene mas cargas positivas. Los iones positivos de hidrogeno atraen a electrones libres de la barra de cobre para neutralizar nuevamente la solución. Pero ahora la barra de cobre tiene una deficiencia de electrones por lo que presenta una carga positiva.


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TIPOS DE PILA: Las pilas se pueden dividir en dos tipos principales de estas,

primarias o secundarias. Una pila primaria produce energía consumiendo algún químico que esta contiene. Cuando este se agota, la pila ya no produce mas energía y debe ser reemplazada.

Las pilas secundarias, o pilas de almacenamiento, obtienen su energía transformando alguno de sus químicos en otro tipo de químicos. Cuando el cambio es total, la pila ya no produce mas energía. Sin embargo, esta puede ser recargada mandando una corriente eléctrica de otra fuente a través de ella para así poder volver a los químicos a su estado original.


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• Pilas primarias: Sistema de dióxido de Zinc-Manganeso: Este es el tipo más usado

de pilas en el mundo. Su usos típicos son, linternas, juguetes, walkmans, etc... Hay tres variantes para este tipo de pila: la pila Leclanché, la pila de cloruro de zinc, y la pila alcalina. Todas entregan un voltaje inicial de 1.58 a 1.7 volts, el cual declina con el uso hasta un punto de 0.8 volts aprox. La pila Leclanché es la más económica de estas, fue inventada en 1866 por un ingeniero francés (la pila lleva su nombre Charles Leclanché). Se convirtió en un éxito instantáneo debido a su constituyentes de bajo presupuesto. El ánodo de este tipo de pila es una hoja de aleación de zinc, esta aleación contiene pequeñas cantidades de; plomo, cadmio y mercurio. El electrolito consiste en una solución acuosa y saturada de cloruro de amonio conteniendo 20% de cloruro de zinc. El cátodo esta compuesto de dióxido de manganeso impuro, mezclado con carbón granulado, para creas un cátodo húmedo con un electrodo de carbón.


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Pilas de dióxido de manganeso: Este sistema funciona bien para aplicaciones

especializadas. Se parece mucho a la pila de cloruro de zinc pero tiene 0.3 volts mas por pila. Las pilas de dióxido de manganeso-magneseo tienen una larga vida, alta densidad energética, son livianas las cuales las hacen ideales para el uso de pilas para el poder de los radiotransmisores de las radios militares. Una desventaja de este tipo de pila es su funcionamiento en bajas temperaturas.


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Pilas de mercurio con óxido-zinc:

Este sistema ocupa un electrolito alcalino. Ha sido largamente usada para el uso en pilas “botón” o las comúnmente usadas para relojes etc... Tienen una densidad energética de aproximadamente 4 veces mas que las pilas de zinc-manganeso. Es muy confiable y da casi siempre 1.35 volts, y gracias a esto se usa como una pila de referencia.


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Pilas de plata con óxido-zinc: Otra pila de tipo alcalina. Esta pila exhibe un

cátodo de oxido de plata y un ánodo de polvo de zinc. Debido a que puede relativamente soportar altas cargas y tiene una casi constante, 1.5 volts de producción, este tipo de pila también es usado frecuentemente en relojes etc... También podemos encontrarla en algunos torpedos de uso militar, debido a su gran fiabilidad y capacidad.

ELECTRICIDAD REACCIONES QUIMICAS

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Pilas de Litio: El área de investigación de las pilas que ha atraído mas la

investigación en los últimos años ha sido el área de las pilas con un ánodo de litio. Debido a su alta actividad química se deben usar electrolitos no acuosos como por ejemplo sales cristalinas. Se han hecho pilas que no tienen separación alguna entre el ánodo y el cátodo liquido, algo imposible con pilas de sistema acuoso. Una capa protectora se forma automáticamente en el litio, pero esta se rompe en la descarga permitiendo voltajes cercanos a los 3.6 volts. Esto permite una gran densidad energética. Sus usos varían desde la aeronáutica, marcapasos a cámaras automáticas.


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Pilas secundarias: También llamadas pilas de almacenamiento. Pilas de ácido-plomo: Este tipo de pila ha sido la pila recargable mas ampliamente usada en el mundo. La

mayoría de este tipo de pilas son construidas de planchas de plomo o celdas, donde una de estas, el electrodo positivo, esta cubierto con dióxido de plomo en una forma cristalina entre otros aditivos. El electrolito esta compuesto de ácido sulfúrico, y este participa en las reacciones con los electrodos donde sulfato de plomo es formado y lleva corriente en forma de iones. Estudios demuestran que la pila de plomo-ácido tiene una densidad energética de aproximadamente 20 veces mayor que la de las pilas de niquel-cadmio o niquel-hierro.

La razón por la cual este tipo de pila ha sido tan exitosa es que tiene un gran rango de entregar gran o poca corriente; una buena vida de ciclo con una gran fiabilidad para cientos de ciclos, facilidad de recargar, su bajo costo en comparación al resto de las recargables, alto voltaje (2.04 volts por celda), facilidad de fabricación y la facilidad de salvataje de sus componentes


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Pilas alcalinas de almacenamiento: En las pilas de almacenamiento de este tipo la energía es derivada de la reacción química en una

solución alcalina. Este tipo de pilas usan diversos materiales como electrodos tal como los que nombraremos a continuación.

Pilas de hidróxido de niquel-cadmio: Estas son las pilas portátiles más comunes que existen. Tienen la característica de poder dar

corrientes excepcionalmente altas, pueden ser rápidamente cargadas cientos de veces, son tolerantes al abuso de sobrecarga. Sin embargo, comparadas con otros tipos de pila primarias e incluso con otras de su tipo, estas pilas son pesadas y tienen una limitada densidad energética. Estas pilas funcionan mejor si es que son dejadas a descargarse completamente antes de cargarse nuevamente, sino puede producirse un fenómeno conocido como el efecto de la memoria donde las celdas se comportan como si estas tuvieran menos capacidad para la cual fueron hechas. Su uso es muy variado podemos encontrarlas desde los sistemas de partida para los motores de un avión hasta en el walkman que uno esta usando. Este tipo de pila se comporta bien bajo temperaturas frías.

Pilas de hidróxido de niquel-zinc: están bajo investigación y si su vida puede ser alargada podrían ser un viable substituto para las pilas de niquel-cadmio.

Pilas de hidróxido de niquel-hierro: este tipo de pilas puede proveer miles de ciclos, pero no al recargar necesitan mucha energía y al funcionar se calientan mas de lo deseado.


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Pilas secundarias (o de almacenamiento) de litio:

Este tipo de pila muestra una gran promesa a futuro ya que su energía teóricamente va de 600 a 2,000 wats por hora por kg. Algunos elementos con los cuales se investiga son: disulfito de litio-titanio, dióxido de litio-manganeso y disulfito de litio-molibdeno.


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Historia:

Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trocitos de hierro atraídos atraían a su vez a otros. Estas se denominaron imanes naturales. El primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto.

EL MAGNETISMO

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ELECTRICIDAD POR MAGNETISMO

* Shen Kua (1031-1095)*Hans Oersted(1777-1851)*Marie Ampere(1775-1836)* James Maxwell(1831-1879)*Michael Faraday(1791-1867)


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• Shen Kua fue el primero en describir la brújula magnética en su libro Mengxi Bitan. Esto ocurría un siglo antes de que Alexander Neckman la describiera en Europa.


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Hans Oersted(1777-1851)

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Ley de Ampere(1826)


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• Ley de Ampere-Maxwell

• Ecuaciones de Maxwell


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• Ley de Faraday:


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Haciendo girar una bobina dentro de un campo magnético

formado por dos imanes, así funcionan dinamos y alternadores, a esto de lo llama efecto electromagnético.


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• Materiales Magnéticos:

-Ferromagnéticos

-Diamagnéticos

-Paramagnéticos

-Ferrimagnétismo

-Superconductores


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• Ferromagnéticos:

Se caracterizan por ser capaces de presentar una magnetización remanente en ausencia de campo externo, pudiendo ser empleados como imanes permanentes.


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• Ferromagnéticos:

Cuando sobrepasan la temperatura

de Curie se vuelven paramagnéticos


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• Diamagnéticos:

El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los imanes. Algunos ejemplos son: el bismuto metálico, el hidrogeno, el helio y los demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.


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• Paramagnéticos:

los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales paramagnéticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio.


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• Ferrimagnétismo:

El ferrimagnetismo es un tipo de magnetización permanente que poseen algunos materiales cerámicos como las ferritas


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• La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas, que las caracteriza y por la cual sufren la interacción electromagnética

• La carga eléctrica aparece en la naturaleza cuantizada, es decir, siempre es múltiplo de una cantidad fundamental: el valor absoluto de la carga del electrón o del protón:

q = 1.6 10-19 culombios.

CARGA ELÉCTRICA

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MOVIMIENTO DE LOS ELECTRONES

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• También llamada tensión eléctrica o diferencia de potencial 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.

VOLTAJE

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• Matemáticamente esta relacionado con el trabajo por la relación:

• Se puede determinar la tensión para componentes pasivos como resistencias, capacitores y bobinas.

VOLTAJE

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• Las relaciones son las siguientes:

Para una resistencia:

Para un condensador:

Para una bobina:

VOLTAJE

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• La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Matemáticamente:

• Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán.

CORRIENTE ELÉCTRICA

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• Podemos calcular también la corriente eléctrica por unidad de área mediante el análisis microscópico:

• Donde: n:numero de cargas portadoras q:carga del portador v:velocidad del portador

CORRIENTE ELÉCTRICA

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• Entre las principales tenemos las siguientes: COULOMB (C, unidad de carga eléctrica)

VOLTIO (V, unidad de tensión eléctrica)

OHMIO (Ω, unidad de resistencia eléctrica)

AMPERIO (A, unidad de corriente eléctrica)

UNIDADES ELÉCTRICAS

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• Existen otras unidades eléctricas que derivan de las anteriores y de otras unidades mas y son las siguientes:

Siemens(S, unidad de conductancia eléctrica) Faradio(F, unidad de capacidad eléctrica)

Tesla(T, unidad de campo magnético)


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Weber(Wb, unidad de flujo magnético)

Henrio(H, unidad de inductancia)


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• También llamada Sinusoidal. Se trata de una señal analógica, puesto que existen infinitos valores entre dos puntos cualquiera del dominio. Así pues, podemos ver en la imagen que la onda describe una curva continua. De hecho, esta onda es la gráfica de la función matemática SENO

ONDAS SENOIDALES

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• Este tipo de ondas son vistas en la Corriente Alterna, puesto que en ésta, la dirección del flujo eléctrico cambia constantemente en el tiempo, y cada uno de estos cambios es representado en la gráfica por un ciclo, puesto que se considera que la carga va aumentando hasta llegar a su máximo, luego disminuye hasta cero y da paso al siguiente sentido.

ONDAS SENOIDALES

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• Una onda senoidal se caracteriza por:• Amplitud: máximo voltaje que puede haber,

teniendo en cuenta que la onda no tenga corriente continua.A0

• Periodo: tiempo en completar un ciclo, medido en segundos. T

• Frecuencia: es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo, se mide en (Hz) y es la inversa del periodo (f=1/T)

• Fase: el ángulo de fase inicial en radianes. (ßRd)

ONDAS SENOIDALES

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• Si la fórmula es así:

• Recuerda que:• ω es la pulsación: 2πf• β es la fase inicial. muchas veces este dato no

se tiene en cuenta al considerar el sistema en estado estacionario.

ONDAS SENOIDALES

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ONDAS SENOIDALES

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/OndaSenoidal.svg

Frecuencia: es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo, se mide en (Hz) y es la inversa del periodo.

ONDAS SENOIDALES

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Fase: el ángulo de fase inicial en radianes.

ONDAS SENOIDALES

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/OndaSenoidal.svg

Frecuencia modulada

En telecomunicaciones, la frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia.

ONDAS SENOIDALES

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La frecuencia modulada posee varias ventajas sobre el sistema de modulación de amplitud (AM). La más importante es que al sistema FM apenas le afectan las interferencias y descargas estáticas. Las estaciones o emisoras comerciales de radio FM tienen frecuencias entre 88 y 108 Mhz. El alcance en estas bandas está limitado para que pueda haber emisoras de la misma frecuencia situadas a unos cientos de kilómetros sin que se interfieran entre ellas.

ONDAS SENOIDALES

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ONDAS SENOIDALES

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Pico o cresta: Valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida que. la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0".

VALOR MÁXIMO

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VALOR MÁXIMO

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Amplitud modulada

Amplitud modulada (AM) o modulación de amplitud es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

VALOR MAXIMO

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AM es el acrónimo de Amplitude Modulation (en español: Modulación de Amplitud) la cual consiste en modificar la amplitud de una señal de alta frecuencia, denominada portadora, en función de una señal de baja frecuencia, denominada moduladora, la cual es la señal que contiene la información que se desea transmitir. La banda de radiodifusión comercial AM abarca desde 535 a 1605 kHz.

VALOR MAXIMO

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VALOR MAXIMO

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El valor promedio de tensión y de corriente se puede determinar como el promedio de todos los valores instantáneos en un semiciclo de la forma de onda. Se denota por las letras Eprom si es la tensión o Iprom si es la corriente. En relación con los otros valores máximos de tensión o de corriente se tienen las siguientes igualdades:

Eprom = 0.637 · Em ó Iprom = 0.637 · Im

VALOR PROMEDIO

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La corriente alterna y los voltajes (cuando son alternos) se expresan de forma común por su valor efectivo o RMS (Root Mean Square – Raíz Media Cuadrática).

Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220 voltios, éstos son valores RMS o eficaces.

Un valor en RMS de una corriente es el valor, que produce la misma disipación de calor que una corriente continua de la misma magnitud.

VALOR EFICAZ O RMS

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En otras palabras el valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa

Ejemplo: 1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto térmico que un amperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razón se utiliza el termino “efectivo”

El valor efectivo de una onda alterna se determina multiplicando su valor máximo por 0.707 Entonces VRMS = VPICO x 0.707

VALOR EFICAZ O RMS

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Por lo tanto el valor eficaz de la corriente y la tensión de suma importancia en cálculos de potencia

Irms=(media de la suma de valores al cuadrado de la corriente alterna)^0.5

Vrms=(media de la suma de valores al cuadrado de la tensión alterna)^0.5

VALOR EFICAZ O RMS

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Para un forma de onda senoidal de la fig 1 si elevamos al cuadrado la señal se obtiene la grafica de la fig 2

Fig 1:

VALOR EFICAZ O RMS

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Fig. 2:

VALOR EFICAZ O RMS

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El valor medio de la señal al cuadrado es ((maximo valor)^2)/2

Se demuestra que el valor eficaz es

Valor eficaz o rms de la corriente=(maximo valor de corriente/2^0.5)

VALOR EFICAZ O RMS

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Valor eficaz o rms de la tensión=máximo valor de tensión/2^0.5

También se puede decir que el

valor eficaz=0.707 del valor máximo

VALOR EFICAZ O RMS

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En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrático medio), y de hecho en matemáticas a veces es llamado valor cuadrático medio de una función. En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:

VALOR EFICAZ O RMS

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Demostración:

Partiendo de la definición de valor eficaz

Esa integral, así tal cual, puede ser un poco engorrosa de resolver, por lo que recurriré a una igualdad trigonométrica para simplificarla.

VALOR EFICAZ O RMS

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http://img161.imageshack.us/my.php?image=defrmsrw6.png

http://img442.imageshack.us/my.php?image=defrms2mq7.png

VALOR EFICAZ O RMS

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http://img89.imageshack.us/my.php?image=sen2gk1.png

http://img158.imageshack.us/my.php?image=int1jp6.png

http://img155.imageshack.us/my.php?image=int2wq4.png

http://img246.imageshack.us/my.php?image=int3nd5.png

http://img378.imageshack.us/my.php?image=defrms3wm9.png

http://img443.imageshack.us/my.php?image=defrms4ak6.png

http://img247.imageshack.us/my.php?image=hipotesisii2.png

Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0.

VALOR PICO A PICO

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• ELECTRONICA DIGITAL

• Se rige por los denominados circuitos digitales o lógicos, llamados así porque trabajan con señales que pueden adoptar uno de dos valores posibles alto o bajo.

• A diferencia de la electrónica análoga que trabajan con señales que pueden adoptar una amplia gama de valores.

LENGUAJE DE LOS SISTEMAS DIGITALES DE MEDICIÓN

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CODIGOS DIGITALES

• CODIGO BINARIO• CODIGO BCD( DECIMAL CODIFICADO EN

BINARIO)• CODIGO ASCII

CODIGOS DÍGITALES

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CODIGO BINARIO

• Este codigo solo utiliza los digitos 0 y 1 para representar cualquier numero.

• En el sistema binario los pesos de estos digitos son potencias de 2.

• El numero binario 101001 es 41 en decimal

CODIGO BINARIO

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TABLA

Numeros decimales

equivalentes en binario

CODIGO BINARIO

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CODIGO BCD

• Descimal codificado en binario• El código BCD acada digito decimal se le

asignan 4 bits, correspondiente a su numero binario natural

• Así por ejemplo para representar al numero decimal 21 a BCD, utilizaremos en total 8 bits

• EJEMPLO:

CODIGO BCD

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TABLA

Numeros decimales equivalentes en BCD

CODIGO BCD

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Ejemplos

• CONVERSION BINARIO-DECIMAL.• EJEMPLO• El numero 100 a binario

El numero en binario seria 1100100

EJEMPLO

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• DE BCD A DECIMAL

• EL CODIGO 001110010101.

• los cuatro primeros bits representan el 3.Los siguientes cuatro representan el 9 y los últimos cuatro el 5.

• 0011 » 3 » 0*8+0*4+1*2+1*1=3

• 1001 » 9 » 1*8+0*4+0*2+0*1=9

EJEMPLO

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• PARA COMVERTIR DE BINARIO A BCD SE CONVIERTE PRIMERO A DECIMAL

• EJEMPLO

• EN BINARIO 1111 A BCD

• 1*2^3+1*2^2+1*2^1+1*2^0=15 EN DECIMAL

• 1 » 0001 , 5 » 0101

• EN BCD 0001 0101

EJEMPLO

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CODIGO ASCII

• El código ASCII (siglas en ingles para American Standard Code for Information Interchange, es decir Código Americano (estadounidense) Estándar para el intercambio de Información )(se pronuncia Aski).

• Este código nació a partir de reordenar y expandir el conjunto de símbolos y caracteres ya utilizados por ese entonces en telegrafía por la compañía Bell.

En un primer momento solo incluía las letras mayúsculas, pero en 1967 se agregaron las letras minúsculas y algunos caracteres de control, formando así lo que se conoce como US-ASCII, es decir los códigos del 0 al 127.

Así con este conjunto de solo 128 caracteres fue publicado en 1967 como estándar, conteniendo todos lo necesario para escribir en idioma ingles.

En 1986, se modifico el estándar para agregar nuevos caracteres latinos, necesarios para la escrituras de textos en otros idiomas, como por ejemplo el español, así fue como se agregaron los caracteres que van del ASCII 128 al 255 Casi todos los sistemas informáticos de la actualidad utilizan el código ASCII para representar caracteres y textos

CODIGO ASCII

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En la actualidad define códigos para 33 caracteres no imprimibles, de los cuales la mayoría son caracteres de control obsoletos que tienen efecto sobre cómo se procesa el texto, más otros 95 caracteres imprimibles que les siguen en la numeración (empezando por el carácter espacio).

CODIGO ASCIICODIGO ASCII

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• Como utilizar el código ASCII:

• Sin saberlo lo utilizas todo el tiempo, cada vez que utilizas algún sistema informático, pero si lo que necesitas es obtener algunos de los caracteres no incluidos en un teclado debes hacer lo siguiente, por ejemplo:

• Para obtener la letra, carácter o símbolo “E” : ( letra E mayúscula )1) Presiona la tecla “Alt” en tu teclado, y no la sueltes.

• 2) Sin dejar de presionar “Alt”, presiona en el teclado numérico el número “69 , que es el numero de la letra o ″símbolo “E” en el código ASCII.

• 3) Ya está listo


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Es un tipo de código alfanumérico usado especialmente para representar números, letras y símbolos especiales El código ASCII utiliza 7 bits para representar los caracteres, aunque inicialmente empleaba un bit adicional (bit de paridad) que se usaba para detectar errores en la transmisión.


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- es.wikipedia.org

- www.rincondelvago.com

-Raymond A. Serway/ John W. Jewett Jr .

Física para ciencias e ingenierías volumen II/ 6ta edición

- www.monografias.com

-sc.ehu.es

-www.campos.usal.es

-Sears Zemansky/ Young Freedman

Física universitaria volumen II/ undécima edición

-www.unicrom.com

-www.slideshare.net

-www.elcodigoascii.com.ar

CODIGO ASCIIBIBLIOGRAFIA

Electricidad y Mediciones Eléctricas

Education

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