Temario Electricidad 2012

CENTRO DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

TEMARIO 2012

TEMARIO REMBRANDT ELECTRICIDAD 2012

BACHILLER INDUSTRIAL Y PERITO EN ELECTRICIDAD

RECOPILACIÓN DE TEMAS POR ALUMNOS DE SEXTO ELECTRICIDAD, CON FINES EDUCATIVOS NO LUCRATIVOS

SIMBOLOGÍAS ELÉCTRICAS AMERICANA Y EUROPEA

Las simbologías eléctricas, son representaciones gráficas que unidas unas con

otras, expresan un lenguaje Técnico; representan una comunicación para la

realización de un montaje eléctrico en una maquinaría, y, a la vez, forman piezas

claves en el momento de ejecutar un trabajo eléctrico. He aquí, la gran importancia

que tiene el aprender todas las simbologías.

Actualmente se mantienen en muchos países, la visión del modelo a escoger para

hablar el mismo lenguaje; se optó por dos normas a regir, la norma ASA o

AMERICANA y la norma DIN o EUROPEA.

Electromagnetismo.

El descubrimiento, es debido a Oersted, de que una corriente eléctrica produce

un campo magnético estimuló la imaginación de los físicos de la época y

multiplicó el número de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la

electricidad y el magnetismo. En ese ambiente científico pronto surgiría la idea

inversa de producir corrientes eléctricas mediante campos magnéticos. Algunos

físicos famosos y otros menos conocidos estuvieron cerca de demostrar

experimentalmente que también la naturaleza apostaba por tan atractiva idea.

Pero fue Faraday el primero en precisar en qué condiciones podía ser

observado semejante fenómeno. A las corrientes eléctricas producidas mediante

campos magnéticos Faraday las llamó corrientes inducidas. Desde entonces al

1SI TU META ES LA SUPERACIÓN REMBRANDT TU MEJOR OPCIÓN


fenómeno consistente en generar campos eléctricos a partir de campos

magnéticos variables se denomina inducción electromagnética.

La inducción electromagnética constituye una pieza destacada en ese sistema

de relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo que se conoce con el

nombre de electromagnetismo. Pero, además, se han desarrollado un sin

número de aplicaciones prácticas de este fenómeno físico. El transformador que

se emplea para conectar una calculadora a la red, la dinamo de una bicicleta o

el alternador de una gran central hidroeléctrica son sólo algunos ejemplos que

muestran la deuda que la sociedad actual tiene contraída con ese modesto

encuadernador convertido, más tarde, en físico experimental que fue Michael

Faraday.

Las experiencias de Faraday.

Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la inducción

electromagnética pueden ser agrupadas en dos categorías: experiencias con

corrientes y experiencias con imanes. En primer lugar preparó dos solenoides,

uno arrollado sobre el otro, pero aislados eléctricamente entre sí. Uno de ellos lo

conectó a una pila y el otro a un galvanómetro y observó cómo cuando

accionaba el interruptor del primer circuito la aguja del galvanómetro del

segundo circuito se desplazaba, volviendo a cero tras unos instantes. Sólo al

abrir y al cerrar el interruptor el galvanómetro detectaba el paso de una corriente

que desaparecía con el tiempo. Además, la aguja se desplazaba en sentidos

opuestos en uno y otro caso.

En el segundo grupo de experiencias Faraday utilizó un imán recto y una bobina

conectada a un galvanómetro. Al introducir bruscamente el imán en la bobina

observó una desviación en la aguja, desviación que desaparecía si el imán

permanecía inmóvil en el interior de la bobina. Cuando el imán era retirado la

aguja del galvanómetro se desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido

contrario. Cuando repetía todo el proceso completo la aguja oscilaba de uno a



otro lado y su desplazamiento era tanto mayor cuanto más rápido era el

movimiento del imán entrando y saliendo en el interior de la bobina. Lo mismo

sucedía cuando mantenía quieto el imán y movía la bobina sobre él.

La representación del campo magnético en forma de líneas de fuerza permitió a

Faraday encontrar una explicación intuitiva para este tipo de fenómenos. Para

que se produjera una corriente inducida en la bobina era necesario que las

líneas de fuerza producidas por el imán fueran cortadas por el hilo conductor de

la bobina como consecuencia del movimiento de uno u otro cuerpo. En el primer

grupo de experiencias, las líneas de fuerza, al aparecer y desaparecer junto con

la corriente debida a la pila, producían el mismo tipo de efectos.

Las experiencias anteriores a las de Faraday, al no tener en cuenta los aspectos

dinámicos, o de cambio con el tiempo, de esta clase de fenómenos, no pudieron

detectar este tipo de corrientes que aparecen en un circuito eléctrico sin que

exista dentro del propio circuito ninguna pila que las genere.

Flujo magnéticoLa representación de la influencia magnética de un imán o de una corriente

eléctrica en el espacio que les rodea mediante líneas de fuerza fue ideada por

Faraday y aplicada en la interpretación de la mayor parte de sus experimentos

sobre electromagnetismo. Mediante este tipo de imágenes Faraday

compensaba su escasa preparación matemática, apoyándose así su enorme

habilidad gráfica y su no inferior intuición científica. La noción de flujo magnético

recoge esa tradición iniciada por Faraday de representar los campos mediante

líneas de fuerza, pero añade, además, un significado matemático.

Cuando se observa, con la ayuda de limaduras de hierro, el campo magnético

creado por un imán recto, se aprecia que, en los polos, las líneas de fuerza

están más próximas y que se separan al alejarse de ellos. Dado que la

intensidad del campo magnético B disminuye con la distancia a los polos,

parece razonable relacionar ambos hechos y establecer por convenio una

proporcionalidad directa entre la intensidad del campo B y la cantidad de líneas



de fuerza que atraviesan una superficie de referencia unidad. Cuanto más

apretadas están las líneas en una región, tanto más intenso es el campo en

dicha región.

El número de líneas de fuerza del campo B que atraviesa una superficie unidad

depende de cómo esté orientada tal superficie con respectó a la dirección de

aquéllas. Así, para un conjunto de líneas de fuerza dado, el número de puntos

de intersección o de corte con la superficie unidad será máximo para una

orientación perpendicular y nulo para una orientación paralela. El número de

líneas de fuerza del campo B que atraviesa perpendicularmente una superficie

constituye entonces una forma de expresar el valor de la intensidad de dicho

campo.

Se define el flujo del campo magnético B a través de una superficie, y se

representa por la letra griega , como el número total de líneas de fuerza que

atraviesan tal superficie. En términos matemáticos, para un campo magnético

constante y una superficie plana de área S, el flujo magnético se expresa en la

forma:

= B · S · cos (12.1)

siendo el ángulo que forman las líneas de fuerza (el vector B) con la

perpendicular a la superficie. Dicha ecuación recoge, mediante el cos , el

hecho de que el flujo varíe con la orientación de la superficie respecto del campo

B y también que su valor dependa del área S de la superficie atravesada. Para

= 0º (intersección perpendicular) el flujo es máximo e igual a B · S; para = 90º

(intersección paralela) el flujo es nulo.

La idea de flujo se corresponde entonces con la de «cantidad» de campo

magnético que atraviesa una superficie determinada. En el Sistema Internacional

se expresa en wéber (Wb). Un wéber es el flujo magnético que, al atravesar un

circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt

si se anula dicho flujo en 1 segundo por crecimiento uniforme.



La ley de Faraday-HenryIndependientemente de Faraday, Joseph Henry, en los Estados Unidos, había

observado que un campo magnético variable produce en un circuito próximo una

corriente eléctrica. Los resultados concordantes de las experiencias de ambos

físicos pueden resumirse en un enunciado que se conoce como ley de Faraday-

Henry:

La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con

la que varía el flujo magnético que lo atraviesa.

O en forma matemática:

Siendo la fuerza electromotriz inducida y la variación de flujo magnético

que se produce en el intervalo de tiempo t. De acuerdo con esta ecuación, la

magnitud de f.e.m. inducida coincide con lo que varía el flujo magnético por

unidad de tiempo.

La presencia de la fuerza electromotriz en la ley de Faraday-Henry en lugar

de la intensidad de corriente (ambas son proporcionales entre sí), resalta una

característica de la inducción, a saber, su capacidad para sustituir a un

generador, es decir, para producir los mismos efectos que éste en un circuito

eléctrico. Por su parte, el signo negativo recoge el hecho, obser,vado

experimentalmente por Faraday y Henry, de que aumentos ( > 0) y

disminuciones ( < 0) de flujo magnético producen corrientes inducidas de

sentidos opuestos.

Si no hay variación con el tiempo del flujo magnético que atraviesa un circuito, el

fenómeno de la inducción electromagnética no se presenta. Tal circunstancia

explica los fracasos de aquellos físicos contemporáneos de Faraday que

pretendieron conseguir corrientes inducidas en situaciones estáticas, o de

reposo, del circuito respecto del imán o viceversa.



Cuando la ley de Faraday-Henry se aplica a una bobina formada por N espiras

iguales toma la forma

El sentido de las corrientes inducidas

Aunque la ley de Faraday-Henry, a través de su signo negativo, establece una

diferencia entre las corrientes inducidas por un aumento del flujo magnético y las

que resultan de una disminución de dicha magnitud, no explica este fenómeno.

Lenz (1904-1965), un físico alemán que investigó el electromagnetismo en

Rusia al mismo tiempo que Faraday y Henry, propuso la siguiente explicación

del sentido de circulación de las corrientes inducidas que se conoce como ley de

Lenz:

Las corrientes que se inducen en un circuito se producen en un sentido tal que

con sus efectos magnéticos tienden a oponerse a la causa que las originó.

Así, cuando el polo norte de un imán se aproxima a una espira, la corriente

inducida circulará en un sentido tal que la cara enfrentada al polo norte del imán

sea también Norte, con lo que ejercerá una acción magnética repulsiva sobre el

imán, la cual es preciso vencer para que se siga manteniendo el fenómeno de la

inducción. Inversamente, si el polo norte del imán se aleja de la espira, la

corriente inducida ha de ser tal que genere un polo Sur que se oponga a la

separación de ambos. Sólo manteniendo el movimiento relativo entre espira e

imán persistirán las corrientes inducidas, de modo que si se detiene el proceso

de acercamiento o de separación cesarían aquéllas y, por tanto, la fuerza

magnética entre el imán y la espira desaparecería.



La ley de Lenz, que explica el sentido de las corrientes inducidas, puede ser a

su vez explicada por un principio más general, el principio de la conservación de

la energía. La producción de una corriente eléctrica requiere un consumo de

energía y la acción de una fuerza desplazando su punto de aplicación supone la

realización de un trabajo. En los fenómenos de inducción electromagnética es el

trabajo realizado en contra de las fuerzas magnéticas que aparecen entre espira

e imán el que suministra la energía necesaria para mantener la corriente

inducida. Si no hay desplazamiento, el trabajo es nulo, no se transfiere energía

al sistema y las corrientes inducidas no pueden aparecer. Análogamente, si

éstas no se opusieran a la acción magnética del imán, no habría trabajo exterior,

ni por tanto cesión de energía al sistema.

Ley de Faraday-Henry:

Aplicación de la ley de Faraday-Henry y del concepto de flujo magnéticoUna espira circular de 20 cm de diámetro gira en un campo magnético uniforme de

5 T de intensidad a razón de 120 vueltas por minuto. Determinar: a) El flujo

magnético que atraviesa la espira cuando su plano es perpendicular al campo y

cuando forma un ángulo de 30º con la dirección del campo magnético. b) El valor

de la f.e.m. media inducida en la espira cuando pasa de la primera a la segunda

posición.

a) La expresión del flujo que atraviesa una espira circular en un campo magnético

uniforme viene dada por.

siendo B la intensidad del campo magnético, S el área limitada por la espira, R su

radio y el ángulo que forma la perpendicular al plano de la espira con la dirección

del campo.

En la primera posición el ángulo 1 = 0º y por lo tanto:



En la segunda posición el ángulo 2 = 90º - 30º = 60º y entonces:

b) De acuerdo con la ley de Faraday-Henry, la f.e.m. media inducida en una espira

en un intervalo de tiempo t viene dada por:

siendo t el intervalo de tiempo que transcurre entre una y otra posición.

Dado que el movimiento de rotación es uniforme, se cumple la relación:

que permite el cálculo de t.

resulta:

Sustituyendo el valor de y de t en la ley de Faraday-Henry resulta finalmente:



Producción de una corriente alternaLa corriente alterna se caracteriza porque su sentido cambia alternativamente

con el tiempo. Ello es debido a que el generador que la produce invierte

periódicamente sus dos polos eléctricos, convirtiendo el positivo en negativo y

viceversa, muchas veces por segundo.

La ley de Faraday-Henry establece que se induce una fuerza electromotriz

(f.e.m.) en un circuito eléctrico siempre que varíe el flujo magnético que lo

atraviesa. Pero de acuerdo con la definición de flujo magnético (ecuación 12.1),

éste puede variar porque varíe el área S limitada por el conductor, porque varíe

la intensidad del campo magnético B o porque varíe la orientación entre ambos

dada por el ángulo .

En las primeras experiencias de Faraday las corrientes inducidas se conseguían

variando el campo magnético B; no obstante, es posible provocar el fenómeno

de la inducción sin desplazar el imán ni modificar la corriente que pasa por la

bobina, haciendo girar ésta en torno a un eje dentro del campo magnético

debido a un imán. En tal caso el flujo magnético varía porque varía el ángulo .

Utilizando el tipo de razonamiento de Faraday, podría decirse que la bobina al

rotar corta las líneas de fuerza del campo magnético del imán y ello da lugar a la

corriente inducida.

En una bobina de una sola espira la fuerza electromotriz

bobina desde la posición paralela ( = 90º) a la posición perpendicular ( = 0º)

puede calcularse a partir de la ley de Faraday-Henry, en la forma:

Como el flujo inicial es cero (cos 90º = 0) y el final es B · S (cos 0º = 1), la

variación o diferencia entre ambos es igual al producto B · S. Considerando el



instante inicial igual a cero, resulta t = t · 0 = t, siendo t el tiempo correspondiente

al instante final después de un cuarto de vuelta. De este modo se obtiene el

resultado anterior.

Si se hace rotar la espira uniformemente, ese movimiento de rotación periódico

da lugar a una variación también periódica del flujo magnético o, en otros

términos, la cantidad de líneas de fuerza que es cortada por la espira en cada

segundo toma valores iguales a intervalos iguales de tiempo. La f.e.m. inducida

en la espira varía entonces periódicamente con la orientación y con el tiempo,

pasando de ser positiva a ser negativa, y viceversa, de una forma alternativa. Se

ha generado una f.e.m. alterna cuya representación gráfica, en función del

tiempo, tiene la forma de una línea sinusoidal.

La síntesis de MaxwellEl experimento de Oersted (1820) había demostrado la existencia de efectos

magnéticos debidos a cargas en movimiento. Los descubrimientos de Faraday

(1831) habían puesto de manifiesto que campos magnéticos variables con el

tiempo dan lugar a un movimiento de cargas eléctricas en los conductores.

Además, la explicación de Faraday de estos fenómenos llamados de inducción

había introducido por primera vez en la historia de la física la noción de campo

magnético representado por un conjunto de líneas de fuerza. Medio siglo antes,

Charles Coulomb (1785) había descrito en forma de ley el modo en que las

cargas eléctricas se atraen entre sí. Estos cuatro elementos fundamentales

sirvieron de base a Maxwell para iniciar la síntesis de los fenómenos eléctricos y

de los fenómenos magnéticos entonces conocidos y su explicación dentro de

una amplia teoría conocida como teoría del electromagnetismo.

Apoyado en una enorme habilidad matemática, Maxwell empezó dando forma

de ecuaciones a las observaciones de Faraday y a su noción de campo

magnético. Las fuerzas entre cargas en reposo se beneficiarían pronto de una

representación semejante en forma de campos eléctricos o electrostáticos. Este

proceso de elaboración teórica le permitió finalmente describir lo esencial de los

fenómenos electromagnéticos en cuatro ecuaciones, que se denominan



ecuaciones de Maxwell. La primera describe cómo es el campo eléctrico debido

a cargas en reposo; la segunda traduce en forma matemática la imposibilidad de

separar los polos magnéticos de un imán;

la tercera expresa en términos de campos magnéticos y corrientes eléctricas el

descubrimiento de Oersted y la cuarta recoge la aportación de Faraday. La

virtud de tales ecuaciones es que en ellas aparecen a primera vista los campos

eléctricos E y magnético B y su forma simple y rica a la vez permite relacionarlas

entre sí para obtener nuevos resultados y predecir nuevas consecuencias.

Además de resumir en un solo cuerpo de conocimientos la electricidad y el

magnetismo, la teoría de Maxwell abrió nuevos caminos al conocimiento de la

naturaleza y a sus aplicaciones. Las ondas electromagnéticas, que son la base

de las actuales telecomunicaciones, como la radio o la televisión, constituyeron

la predicción más interesante de esta síntesis de Maxwell.

Las ondas electromagnéticasDe las ecuaciones de Maxwell se deduce que el campo magnético y el campo

eléctrico pueden estar interactuando permanentemente si uno de ellos varía con

el tiempo. Así, el movimiento acelerado de un sistema de cargas produce un

campo magnético variable, el cual a su vez genera campos eléctricos. Pero si

éstos se producen tuvieron que partir de cero; tal variación del campo eléctrico

produce a su vez un campo magnético y así repetidamente. Esta sucesión

oscilante de campos eléctricos y magnéticos viajando por el espacio se

denomina onda electromagnética.

A partir de sus ecuaciones, Maxwell anticipó que las ondas electromagnéticas

deberían propagarse en el vacío a una velocidad igual a la velocidad de la luz.

Las predicciones de Maxwell fueron confirmadas experimentalmente por Hertz,

quien generó y detectó este tipo de ondas, observando que su comportamiento

era idéntico al de las ondas luminosas de la Óptica.

Desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, pasando por las ondas

luminosas, una amplia gama de ondas electromagnéticas constituyen el llamado



espectro electromagnético hoy conocido. Todas ellas tienen la misma naturaleza y

sólo se diferencian en su frecuencia, es decir, en el número de oscilaciones que se

producen en cada segundo en estos campos viajeros. La energía de las ondas

electromagnéticas es tanto mayor cuanto mayor es su frecuencia. La luz con sus

colores constituye simplemente la porción limitada del espectro electromagnético,

al cual el ojo humano es sensible.

El experimento de Hertz:

El montaje experimental que permitió a Heinrich Hertz en 1888 producir y detectar

ondas electromagnéticas constaba de un circuito eléctrico, capaz de producir

tensiones eléctricas oscilantes, y de un detector. Dicho circuito, formado, en

esencia, por un transformador y unas placas metálicas a modo de condensadores,

se conectaba a dos esferas metálicas pulimentadas separadas entre sí por una

pequeña región de aire. Cuando la tensión entre las dos esferas alcanzaba su

valor máximo, el aire intermedio se electrizaba y saltaba una chispa. Este proceso

se repetía periódicamente generando, cada vez, según la predicción de Maxwell,

un conjunto de ondas electromagnéticas.

Para comprobar que, en efecto, un campo electromagnético viajero se estaba

propagando por el espacio, Hertz preparó un detector (o antena), conocido

también como resonador, que consistía en un alambre corto doblado en forma de

circunferencia, pero con una pequeña abertura intermedia. Las ondas

electromagnéticas, si existían, serían detectadas porque la variación del campo

magnético de la onda al atravesar el resonador daría lugar a una fuerza

electromotriz inducida que provocaría una chispa entre sus extremos.

Con el fin de analizar el fenómeno más cómodamente, situó en su laboratorio una

superficie reflectora que le permitiría confinar las ondas producidas en el espacio

comprendido entre el circuito emisor y la placa. Así, y con la ayuda del resonador,



fue capaz de descubrir las características de las ondas generadas mediante su

aparato emisor y de medir una longitud de onda de 66 cm. Las previsiones

teóricas de Maxwell fueron confirmadas y Hertz demostró experimentalmente que

las ondas electromagnéticas se reflejaban, se retractaban y sufrían interferencias

al igual que las ondas luminosas. En su honor recibieron el nombre de ondas

herzianas.

VARIABLES:

Cada una de las magnitudes mecánicas y eléctricas está específicamente

representada por un aspecto del modelo mecánico.

En un medio conductor, la intensidad de corriente en un punto ( j) vienen

representada por el número de bolas que pasan por ese punto en un segundo,

midiéndose en A/m2. La intensidad de la fuerza mecánica (H) viene representada

por la velocidad del remolino en su superficie. Su dirección viene dada por la del

eje del remolino; Maxwell supone que si miramos a lo largo del eje del remolino y

vemos que éste gira en el sentido de las agujas del reloj, entonces estamos

mirando en dirección norte, es decir, aquella hacia donde sería impulsado el polo

norte magnético.

La densidad media (masa) de los remolinos se corresponde con la permeabilidad

magnética del campo (); si se trata de la permeabilidad del campo en el vacío,

(0) se mide en H/m o seg/m (=4 x 10-7 H/m).

Si dos remolinos vecinos describen un movimiento de rotación con velocidades

distintas, sobre las partículas que hay entre ellas se ejerce una fuerza tangencial.

Esta fuerza representa la parte de la fuerza electromotriz (E), medida en N/C,

debida a la inducción. El estado electrotónico o potencial vectorial (A) está

relacionado con el momento de los remolinos, por lo cual la fureza electromotriz es

una función de la variación del momento de los remolinos.

En la descripción dimensional de los fenómenos electromagnéticos, se necesita

una cuarta unidad para la carga eléctrica o corriente eléctrica. Se ve que la



selección dimensional de la cuarta unidad (carga) adoptada para el sistema mks,

depende de los valores que se escojan para las constantes 0 y 0que aparecen

en las ecuaciones de Maxwell. Sin embargo, sólo una de esas constantes es

arbitraria a la vista de la relación para la velocidad de la luz,

1

- c = = 2,99792 x 108 3 x 108 m/s

¯00¯

lo cual es un valor determinado experimentalmente. En el sistema mks, la unidad

de carga es el coulomb, que se define haciendo la constante 0 igual a 4 x 10-7.

Entonces se obtiene el valor de la constante 0

1

- 0 =

0c2

que, si se hace la aproximación c 3 x 108 m/s para la velocidad de la luz,

produce la buena aproximación

10-9

-0 8.85 x 10-12 F/m

36

Este valor de , sustituido en la expresión por la fuerza de Coulomb, proporciona

entonces el valor de escala para obtener la fuerza entre cargas en newtons, en las

que las cargas q y q están dadas en coulombs y están separadas una distancia

dada en metros.



Por otra parte, si las bolitas están formando parte de un dieléctrico, no podrán

desplazarse de su posición pero sí sufrir una deformación elástica bajo la acción

de las fuerzas que actúan sobre ellas.

En el modelo de Maxwell, la carga está producida por una presión mutua

ejercida por las partículas eléctricas. La presión es análoga al potencial eléctrico o

tensión ().

Se describen también constantes como la constante dieléctrica o capacidad

inductiva específica del medio () que relaciona el desplazamiento (D) con la

enegía del campo eléctrico. Así también la resistividad del medio (), la densidad

de flujo de campo eléctrico (B) y la densidad de la carga eléctrica (q) en C/m3.

Densidad de carga:

El origen de todos los fenómenos magnéticos, es la existencia de la carga

eléctrica y el movimiento de la misma. En definitiva, por medio de un campo

electromagnético lo que se pretende, es describir satisfactoriamente las

interacciones entre cargas y elementos de corriente. Parece pues, que el primer

paso de nuestro intento, sea representar matemáticamente estas magnitudes

haciendo posible su manejo.

Las partículas eléctricas fundamentales de la materia son las cargas eléctricas.

Las cargas eléctricas pueden ser positivas i negativas. Se demuestra

experimentalmente que la carga eléctrica total de un conjunto definido de materia

se conserva y que además, la carga eléctrica solamente existe en múltiplos

enteros del electrón e= -1.16 x 10-19 coulombs; esto implica que la carga está

cuantificada.

Desde el punto de vista del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica, puede

subdividirse indefinidamente de tal forma que se define como densidad de carga

volumétrica v a la relación:

q



= C/m3

v

donde q es la carga existente en un v de volumen. En sentido riguroso, v sólo

representa una función continua, si v tiende a cero a escala macroscópica, es

decir de tal forma que el elemento de volumen considerado contenga un número

elevado de partículas discretas cargadas.

Como quiera que la carga que se encuentra dentro de un elemento de volumen

puede variar de un punto a otro, es evidente que la densidad de carga es una

función de las coordenadas y posiblemente del tiempo. Así pues, v es un campo

escalar, que se expresa en general por v(x,y,z,t) o simplemente v(r,t).

En algunos problemas físicos, se identifica la carga con un elemento de superficie

o de línea, en vez de volumen. Entonces la relación queda:

q

v = C/m2

s

q

v = C/m

l

La cantidad total de carga contenida en una región volumétrica, superficial o

lineal, de acuerdo con las ecuaciones anteriores será:



q = v v dv ; q = s s ds ; q = l dl

donde v, s y representan respectivamente el volumen, superficie y curva de

integración.

Campo eléctrico:

Si se tiene un conjunto de cargas eléctricas y se coloca una pequeña carga de

prueba inmóvil q en esa región, esta carga experimentará una fuerza F

(newton). Esta fuerza es proporcional a la carga q, de tal modo que el cociente

F/q es un invariante que representa una propiedad local del espacio. El

cociente anterior se denomina campo eléctrico E, de tal modo que se cumple:

F

E = V/m

- q

Según esta ecuación el campo eléctrico sería la fuerza que por unidad de

carga experimenta una pequeña carga de prueba estacionaria colocada en el

punto donde se quiere determinar E. La exigencia de que la carga de prueba

tenga un valor pequeño, es para asegurar que no se perturbe la configuración de

cargas cuyo campo se medirá. El campo eléctrico E es un campo vectorial cuya

dirección y sentido corresponde al de la fuerza F en cada punto de la región.



Densidad de corriente:

Sabemos que un movimiento ordenado de cargas eléctricas en una cierta

dirección constituye una corriente eléctrica. Consideremos por ejemplo que se

tiene un medio con una distribución de carga de densidad volumétrica v y

supongamos que las cargas tienen unas velocidades medias representadas por la

función vectorial u(x, y, z, t). Se puede definir una densidad de corriente J en un

punto P de la región, por la expresión:

J = vu A/m2 En general si se tienen diferentes tipos de cargas libres

en el medio con densidades volumétricas vi y velocidades ui, la densidad de

corriente es igual a:

J = vi ui

Los medios que contienen cargas libres pueden ser: los metales, los

semiconductores y los electrólitos.

La densidad de corriente J es una medida, en el entorno de punto P, de la

cantidad de carga eléctrica que atraviesa en una unidad de tiempo, la unidad de

superficie normal a u. Si se tiene una superficie S a través de la cual existe

movimiento de cargas, el flujo de J a través de S, se denomina intensidad de la

corriente eléctrica i:

- i = s J ds A



Cuando se aplica un campo eléctrico E a un material que posee electrones

libres, aparece una fuerza en éstos. Si el medio en el que se mueven las cargas

fuera ideal se produciría una aceleración de las cargas de acuerdo con la ley de

Newton:

du

F = qE = -eE = m N

- dt

donde se ha considerado únicamente la fuerza sobre un electrón de carga –e y

masa m. Integrando la ecuación anterior se obtiene la velocidad u:

-eE

- u = t m/s

m

lo cual indica que la velocidad de los electrones aumenta linealmente con el

tiempo hacia el infinito, lo que está en contradicción con los resultados

experimentales. Lo que ocurre en realidad es que en la materia real, existe una

fuerza amortiguadora adicional resultan de los choques de los electrones con las

redes cristalinas del medio, los cuales producen un calentamiento del material

recorrido por la corriente. La velocidad amortiguadora estabiliza los electrones,

resultando una velocidad de arrastre ud constante y cuya magnitud es proporcional

al campo eléctrico.

Si denominamos c el tiempo libre medio entre colisiones, se tendrá un valor

para la velocidad media de arrastre:



1 -eE -eE

- u = (0 + c) = c = E m/s

2 m 2m

Inducción magnética:

El campo magnético es un concepto introducido en electromagnetismo para

explicar las fuerzas que aparecen entre corrientes eléctricas. Los campos

magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, con imanes o si existen

campos variables. Una carga eléctrica en movimiento que es equivalente a una

corriente eléctrica, también produce un campo magnético.

Si se mueve una carga eléctrica q, en la zona de acción de una corriente eléctrica,

a una velocidad u, aparecerá una fuerza de origen magnético sobre la carga que

es proporcional a q, a su velocidad u, y es perpendicular a esta última. Esta fuerza

es proporcinal y perpendicular a la inducción magnética B en ese punto del

espacio:

F = q(u x B) N

Donde x representa un producto vectorial. Esta expresión se puede tomar como

una definición axiomática de la inducción magnética B.

CORRIENTE ELECTRICA

Corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.


http://es.wikipedia.org/wiki/Electroim%C3%A1n

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo

http://es.wikipedia.org/wiki/Culombio

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica


El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA:

En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo

Corriente Alterna:

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras

formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Corriente Directa

La corriente continua o corriente directa (CC en español, en inglés DC, el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo


http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_espa%C3%B1ol

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Electrones

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_espa%C3%B1ol

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dica

http://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoide

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetro

http://es.wikipedia.org/wiki/Galvan%C3%B3metro


la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. También cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va del polo positivo al negativo.

LEY FARADAY

La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:1

En resumen: "La cantidad de sustancia que se oxida o se reduce en los electrodos de una cuba electrolítica es proporcional a la cantidad de electricidad depositada"

Demostración de la ley de Faraday

Con una bobina, un amperímetro y un imán se realizan las siguientes experiencias:

1. Se sitúa el imán en reposo dentro del solenoide.

2. Se introduce despacio/deprisa el imán en el solenoide.

3. Se saca despacio/deprisa el imán del solenoide.

Se observa el movimiento de la aguja del


http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday#cite_note-0

http://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(matem%C3%A1tica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje_inducido

http://es.wikipedia.org/wiki/1831

http://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday

http://es.wikipedia.org/wiki/Polaridad


amperímetro

Se aplica la ley de Lenz, para determinar el sentido de la corriente inducida.

MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. 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, filósofo griego que vivió entre 625 a. C. y 545 a. C.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Ørsted, profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno.3 Muchos otros experimentos siguieron con André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday y otros que encontraron vínculos entre el magnetismo y la electricidad. James Clerk Maxwell sintetizó y explicó estas observaciones en sus ecuaciones de Maxwell. Unificó el magnetismo y la electricidad en un solo campo, el electromagnetismo. En 1905, Einstein usó estas leyes para comprobar su teoría de la relatividad especial,4 en el proceso mostró que la electricidad y el magnetismo estaban fundamentalmente vinculadas.

Unidades eléctricas


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/variable/variable.htm#La%20inducci%C3%B3n%20electromagn%C3%A9tica


La unidades eléctricas son tensión intensidad y resistencia

Tensión

Se le llama U al movimiento o paso de electricidad a lo largo del circuito eléctrico, se mide en VOLTIO (V). llamado así en honor al físico italiano Volta, quien descubrió la pila eléctrica

Intensidad

A la cantidad de electricidad que pasa por un conductor en un segundo se llama intensidad de la corriente y se mide en AMPERIO (A), nombre dado en honor del físico francés Ampere

Resistencia

A la dificultad que ofrece el conductor al paso de una corriente eléctrica se llama resistencia eléctrica y se mide en OHMIOS (W), nombre dado en honor del físico alemán Ohm

LEY DE OHM, que nos dice que la intensidad es directamente proporcional a la tensión o voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. Es decir que la intensidad crece cuando aumenta la tensión y disminuye cuando crece la resistencia.

Tipos y clases de instalaciones

Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos.

Instalaciones domiciliares


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Installing_electrical_wiring.jpg


Líneas del servicio eléctrico, Estas son las líneas de la empresa que nos suministra el servicio eléctrico para cubrir las necesidades en nuestras casas de habitación. Desde estas se hacen las conexiones que habrán de alimentar cada uno de los aparatos electrodoméstios e iluminación. Pero antes de llegar al interior de nuestras casas debe de pasar por el contador o medidor.nuestras casas debe de pasar por el contador o medidor.

El contador de consumo eléctrico Este es el aparatito que se encarga de controlar el consumo eléctrico en nuestros hogares, Según las cargas o aparatos e iluminación que tengamos conectadas, así es el número que kilovatios horas que va marcando, el interruptor automático principal Luego de pasar la energía eléctrica por el contador pasa por el

interruptor o disyuntor (Flipon) automático principal, este al ser desconectado eliminará el suministro a toda la casa; con esto protegemos todo lo que pueda estar conectado dentro de las habitaciones, cocinas, baños, etc. si hubiera un cortocircuito

Circuito de iluminaciónEste circuito consta del sistema que iluminara las habitaciones de la casa esta compuesta de interruptores, plafoneras y bombias.

Ciruito de fuerza

Este circuito se compone por tomacorrientes y esta diseñado para conectar o alimentar los electrodomésticos.



Instalaciones eléctricas industriales

Las instalaciones eléctricas industriales son construidas conforme a lineamientos técnicos y normativos modernos, que contribuyen al ahorro de volúmenes considerables de energía eléctrica en la planta industrial y edificios comerciales. Algunos de los ahorros de las instalaciones eléctricas se logran mediante un trabajo de reingeniería de la instalación eléctrica cuando ésta ya está terminada,

mientras que otros ahorros se logran mediante un simple cambio de equipos o dispositivos.

Este tipo de instalaciones a diferencia de las domiciliares es de que tiene que tener un diseño mejorado para mejorar el fusionamiento y ahorro de energía ya que en la actividad industrial hay grandes consumos. Por ejemplo las maquinarias de trabajo como maquinas de soldadura eléctrica, motores y otros aparatos que pueden ocacionar caída de

tensión.

Motores de inducción

Hay muchos tipos de motores eléctricos, todos ellos utilizan un fenómeno común que enlaza la energía eléctrica con la mecánica por medio del magnetismo

Los motores de inducción están basados principalmente en el accionamiento de una masa metálica por la acción de un campo giratorio.

Este está formado por dos armaduras con campos giratorios coaxiales, una giratoria y otra fija también llamados rotor y estator

Rotor en su mayoría de motores el rotor es de aluminio y esta fundido de una solo pieza, dicha pieza tiene la función de girar al absorber el flujo magnético creado por las bobinas del estator.

Estator se compone de núcleo de chapas de acero con ranuras semicerradas, dentro de la cual están alojadas en cada una de las ranuras dos arrollamientos llamados bobinas, una principal o de trabajo y otra auxiliar o de arranque.



Bobinas de arranque

Estas están diseñadas para el arranque del motor, dan el impulso inicial al motor. Dichas bobinas en el instante de arranque están conectada ala red de alimentación, sin embargo cuando la velocidad del motor alcanza un valor prefijado la bobina de arranque se desconecta automáticamente.

Bobinas de trabajo

Estas bobinas son las que dan y mantienen trabajando al motor.

ACOMETIDAS ELECTRICAS MONOFASICAS SEGÚN NORMAS.

Al instalar una cometida eléctrica monofásica, se tienen que aplicar un conjunto de

reglas de instalación, para que la empresa que brinda el servicio de energía

eléctrica (E.E.G.S.A. y/o INDE) conecte los cables de alimentación, entre los

postes de distribución de energía eléctrica y la acometida eléctrica monofásica

particular del inmueble que recibe o requiere el servicio.

Los inmuebles son aquellos bienes raíces que la ley considera, tales como tierra,

edificios, viviendas, etc.

Definición de acometidas eléctrica monofásica.

Conjunto de componentes utilizados para transportar la energía eléctrica

(monofásica en este caso), desde las líneas de distribución de la empresa, a la

instalación eléctrica del inmueble servido.

Tipos y características de acometidas eléctricas monofásicas.

Las acometidas eléctricas monofásicas se dividen en:

Acometidas eléctricas monofásicas aéreas.



El 80% de la red de distribución de energía eléctrica que presta la empresa

privada de distribución, es aérea y por esta razón, es la acometida eléctrica mas

utilizada por la facilidad económica del montaje e instalación de la misma.

Acometidas eléctricas monofásicas subterráneas.

Solo el 20% de la red de distribución de energía eléctrica que presta la empresa

es subterránea, este tipo de acometida es muy difícil de montar e instalar, y el

costo de la misma es más elevado.

Medidas de seguridad en la instalación de acometidas eléctricas.

Las medidas de seguridad que se deben aplicar durante la instalación de

acometidas eléctricas monofásicas son las siguientes:

No corte ningún precinto o seguro colocado por la E.E.G.S.A. sin previa

autorización.

La caja tipo socket donde se colocará el contador tiene que estar a una posición

accesible para su operación, sin estar confinadas por puertas con llave,

elevaciones u otros medios que no permita aproximarse a ella, sin necesidad de

recurrir a escaleras o sillas.

Para proteger, tanto la instalación eléctrica interior (usuario), como la exterior

(E.E.G.S.A.) se debe conectar a tierra por medio de una conexión a tierra para

proteger la instalación eléctrica de cortocircuitos que provoquen elevados voltajes

que puedan dañar al equipo eléctrico ya instalado. Otro dispositivo de protección

que se debe instalar en una cometida eléctrica es un medio de desconexión

principal, o sea, u n interruptor termomágnetico principal.

Normas para acometidas electricas monofasicas aereas residenciales en

baja tension.



Las normas para acometidas electricas monofasicas estan sujetas a las

siguientes clausalas de la E.E.G.S.A.:

Incremento de carga.

Todo incremento de carga en las instalaciones del consumidor debera ser

reportado a la E.E.G.S.A. todo incremento de carga se refiera a que se nesecita

una instalación nueva.

Contador accesible.

El contador debe estar instalado en una posición en la que se pueda acceder

facilmente para su operación, reposición, o inspección, sin estar confinado por

puertas con llave, etc. Si por alguna razon el contador no se concidera accesible,

la empresa exigira al consumidor el traslado del mismo a un nuevo punto que sea

accesible.

Cables de acometida secundaria con corriente no medida.

Son todos los cables que estan en la propiedad del usuario y que no han sido

conectados a un contador electrico, por lo tanto estos deberan ser pasados a

traves de un tubo coduit galvanizado. Los cables de acometida se considaran

cables con corriente no medida.

Identificacion del neutral en la instalacion del consumidor.

Para efectuar la conexión de la acometida electrica, el conductor de nuetral debe

estar identificado con forro de color blanco o amarillo. En caso de que el conductor

neutral tenga el mismo color de las lineas vivas el usuario debe identificar el

conductor neutral con pintura de aceite o cinta de ahislar de color amarillo.

Servicios temporales.

La mepresa limitara la presentacion de un servicio temporal al periodo requerido

para la construcción de viviendas, edificios, centros comerciales, etc. Servicios



temporales para actividades como ferias, iluminacion decorativa, o similares

estaran limitados a 90 dias.

Numero de acometidas en cada inmueble.

Normalmente el numero de acometidas se rige por lo siguiente:

Todo inmueble puede ser alimnetado hasta con 5 acometidas, siempre que sean

unidades habitaionales independientes y plenamente identificadas, los medidores

de energia tienen que estar en un lugar con acceso a la via publica y pueden ir

acoplados. Esto es aplicable si la suma de dichas cargas no excede a 40 metros.

Altura de los accesorios electricos instalados dentro del inmueble.

Esto es de suma importancia debido a que si no se tiene terminada la instalacion

electrica del inmueble no se podra instalar la acometida electrica. Y si ya se

cuenta co n la instalacion electrica del inmueble pero no cuenta con las normas

establecidas no se realizara la instalacion de la acometida electrica

correspondiente; debera colocar los accesorios electricos a la altura que la

empresa lo requiera.

Altura del niple: según ubicación del inmueble con respecto al poste del

tendido electrico. 4.50m. 5.50m. 7.50m.

Altura del contador: 2.70m±10cm.

Altura del interruptor termomagnetico (flip-on): 1.70m±10cm.

Altura de la acometida según la ubicación.

Tambien cabe mencionar que dependiendo de la ubicación del inmueble, con

respecto al poste del tendido electrico, se deben tomar medidas de seguridad para

los conductores de la acometida electrica. Por lo tanto considerese lo siguiente:

Si se trata de una acometida que se instalara de un poste que esta en la

misma sera, el accesorio de entrada o niple debe estar a una altura de

4.50m.



Si la acometida atravieza la calle entonces el accesorio de entrada debe

estar a una altura de 5.50m.

Si los conductores de la acometida deben atravezar un bulevar, entonces,

el accesorio de entra debe esta a una altura de 7.50m.

DIAGRAMAS ELECTRICOS.

Los diagramas electricos son representaciones graficas esquematizadas y

sintitezadas de una instalacion eletrica, de conexiones de motores,

transformadores, etc. Cuando se cuenta con un diagrama electrico se deben

seguir las instrucciones al pie de la letra puesto que la electricidad es una ciencia

que no permite errores.

Estos pueden ser creados por programas de informatica asi como tambien por

utencilios de digujo tecnico escudras, compas reglas, etc.. Según sea la aplicación

del mismo.

Un diagrama o esquema electrico consta de diferentes partes. Por ejemplo consta

de simbolos que identifican a los accesorios electricos instalados en una vivienda,

varios accesorios que forman a uno solo, etc. Tambien encontramos el uso de

lineas unas mas gruesas que otras, lineas discontinuas, curvas, etc.

Ejemplo de diagrama electrico.



FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR Y TRANSFORMACION.

TRANSFORMADOR.

Símbolo eléctrico.32

SI TU META ES LA SUPERACIÓN REMBRANDT TU MEJOR OPCIÓN


Se denomina transformador o trafo (abreviatura), a un dispositivo eléctrico que

permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente

alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso

de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la

salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,

dependiendo de su diseño, tamaño, etc.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un

cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de

interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material

conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor

de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las

bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción

electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas

devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de

láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo

magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según

correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir

un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Funcionamiento.


http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagn%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia



http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Transformador.png


Representación esquemática del transformador.

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por

éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este

campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición

de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

Relación de transformación.

La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el

valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere

decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado

primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es

directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y

secundario (Ns) .

La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el

bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si

el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario

habrá el triple de tensión.



Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el

del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se

obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo

es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del

primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o

relación de transformación.

Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un

transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de

la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que

en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10

amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

Historia

Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducción

El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento

del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa

fundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un

circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo

permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.

La primera "bobina de inducción" para ver el uso de ancho fueron inventadas por

el Rev. Nicholas Callan College de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los

primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el

secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la

FEM.

Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir

mejores bobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló

lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y

eficaz no apareció hasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el


http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltio


transformador sería un papel decisivo en la “Guerra de Corrientes”, y en que los

sistemas de distribución de corriente alterna triunfo sobre sus homólogos de

corriente continua, una posición dominante que mantienen desde entonces.

En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un

dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres,

luego vendió la idea de la compañía Westinghouse de Estados Unidos.

El nacimiento del primer transformador

Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la

compañía Ganz crearon en Budapest el modelo de transformador de corriente

alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron

un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los

transformadores:

Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el

secundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.

Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una

palabra que había sido acuñada por Bláthy Ottó.

En 1885, George Westinghouse compro las patentes del transformador y las de

Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un

transformador para uso comercial.

Este diseño se utilizó por primera vez comercialmente en 1886.



MOTORES DE REPULSION.

Motores de Corriente Continua:

Los motores de corriente continua se

usan en una amplia variedad de

aplicaciones industriales en virtud de

la facilidad con la que se puede

controlar la velocidad. La

característica velocidad-par se puede

hacer variar para casi cualquier

forma útil. Es posible la operación

continua sobre un rango de

velocidades de 8:1. En tanto que los motores de corriente alterna tienden a

pararse, los motores de corriente continua pueden entregar más de cinco veces el

par nominal (si lo permite la alimentación de energía eléctrica). Se puede realizar

la operación en reversa sin conmutar la energía eléctrica.

Motores de imán permanente.

Pueden contar con capacidades nominales de fracciones de caballo de potencia y

los motores de corriente continua de campo devanado, los que a su vez se

clasifican como:

Motor en derivación, en el que el devanado del campo está conectado en paralelo

con la armadura.

Motor devanado en serie, en el que el devanado del campo está conectado en

serie con la armadura.



Motor en compound, en el que se tiene un devanado del campo en serie y otro en

paralelo.

- Motores de corriente continua de imán permanente:

Existen motores de imán permanente (PM, permanent magnet), en tamaños de

fracciones de caballo y de números pequeños enteros de caballos. Tienen varias

ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se necesitan las

alimentaciones de energía eléctrica para excitación ni el devanado asociado. Se

mejora la confiabilidad, ya que no existen bobinas excitadoras del campo que

fallen y no hay probabilidad de que se presente una sobre velocidad debida a

pérdida del campo. Se mejoran la eficiencia y el enfriamiento por la eliminación de

pérdida de potencia en un campo excitador. Así mismo, la característica par contra

corriente se aproxima más a lo lineal. Un motor de imán permanente (PM) se

puede usar en donde se requiere un motor por completo encerrado para un ciclo

de servicio de excitación continua.

Los efectos de la temperatura dependen de la clase de material que se use en el

imán. Los motores de número entero de caballos de potencia con imanes del tipo

Álnico resultan menos afectados por la temperatura que los que tienen imanes de

cerámica, porque el flujo magnético es constante. Por lo común, los imanes de

cerámica que se utilizan en los motores de fracción de caballo tienen

características que varían con la temperatura muy aproximadamente como varían

los campos en derivación de las máquinas excitadas. Las desventajas son la falta

de control del campo y de características especiales velocidad-par. Las

sobrecargas pueden causar desmagnetización parcial que cambia las

características de velocidad y de par del motor, hasta que se restablece por

completo la magnetización. En general, un motor PM de número entero de

caballos es un poco más grande y más caro que un motor equivalente con

devanado en derivación, pero el costo total del sistema puede ser menor. Un

motor PM es un término medio entre los motores de devanado compound y los

devanados en serie. Tiene mejor par de arranque, pero alrededor de la mitad de la

velocidad en vacío de un motor devanado en serie.



- Motores de corriente continua sin escobillas:

Los motores de corriente continua sin escobillas tienen una armadura

estacionaria y una estructura rotatoria del campo, exactamente en forma opuesta

a como están dispuestos esos elementos en los motores convencionales de

corriente directa. Esta construcción aumenta la rapidez de disipación del calor y

reduce la inercia del rotor. Imanes permanentes suministran el flujo magnético

para el campo. La corriente directa hacia la armadura se conmuta con transistores,

en vez de las escobillas y las delgas del colector de los motores convencionales

de corriente directa. Es normal que las armaduras de los motores de

corriente continua sin escobillas contengan de dos a seis bobinas, en tanto que las

armaduras de los motores convencionales de corriente continua contienen de 10 a

50. Los motores sin escobillas tienen menos bobinas porque se requieren dos o

cuatro transistores para conmutar cada bobina del motor. Esta disposición se

vuelve cada vez más costosa e ineficiente a medida que aumenta el número de

devanados. Los transistores que controlan cada devanado de un motor sin

escobillas de corriente continua se activan y desactivan a ángulos específicos del

rotor. Los transistores suministran pulsos de comente a los devanados de la

armadura, los cuales son semejantes a los que suministra un conmutador. La

secuencia de conmutación se dispone para producir un flujo magnético rotatorio

en el entrehierro, que permanece formando un ángulo fijo con el flujo magnético

producido por los imanes permanentes del rotor. El par producido por un motor sin

escobillas de corriente continua es directamente proporcional a la corriente de la

armadura.

CONCEPTO O DEFINICIÓN DE LA ELECTRICAD

La electricidad es una propiedad física que se manifiesta por la atracción o repulsión entre las partes de la materia. Esta propiedad se origina en la existencia de electrones (con carga positiva) o protones (con carga negativa).



La electricidad es una forma de energía que se basa en la propiedad mencionada anteriormente propiedad física y que puede manifestarse en reposo (electricidad estática) o en movimiento (corriente eléctrica), la electricidad en este sentido puede generar luz y calor

INSTALACIONES ELECTRICAS

Para toda instalación eléctrica se sabe que para ello se necesita un esquema o plano eléctrico, para hacer una instalación eléctrica se necesitan de un conjunto de símbolos eléctricos en el cual representaremos lo que deseamos en la instalación por ejemplo: bombillas, plafoneras, bombillas de pared, interruptores (SWITCH), tomas de fuerza (toma corrientes), timbres etc.

En Instalaciones eléctricas encontraremos diversos tipos de instalaciones por ejemplo:

Instalaciones simples Instalaciones dobles Instalaciones triples Instalaciones three Way (3 vías) Instalaciones Four Way (4 vías)

INSTALACIONES SIMPLES:

Son aquellas en el cual colocaremos una bombilla y un interruptor simple,

INSTALACION DOBLE:

Es aquella en el cual colocaremos un interruptor doble y dos bombillas, la diferencia de esta instalación es que para poder pasar corriente eléctrica al otro interruptor colocaremos puentes para que esta pueda encender su bombilla.

INSTALACIONES TRIPLES:

Es aquella en la cual colocaremos un interruptor triple, es decir una caja de interruptores (SWITCH) en el cual encontraremos tres de ellas, y también su respectiva bombilla que serian tres para cada interruptor, esta instalación es similar al doble porque en esta tendremos que puentear para poder pasar corriente eléctrica al tercer interruptor.

INSTALACION THREE WAY (3 VIAS):

En esta instalación utilizaremos 2 interruptores simples y 1 interruptor three Way y una bombilla, esta instalación tiene como fin encender una bombilla desde tres vías o puntos diferentes de nuestra casa en esta instalación tendremos que



puentear los interruptores. Con este tipo de instalación no quiere decir que podremos encender una sola bombilla con tres interruptores también podremos hacer una instalación con solo 2 interruptores three Way y una sola bombilla y si deseamos podremos poner de una a tres bombillas.

INSTALACIONES FOUR WAY (4 VIAS):

En este tipo de instalación utilizaremos 3 interruptores three Way y un interruptor Four Way, en este tipo de instalación podremos utilizar de 2 a 5 bombillas o al gusto del cliente solo que en este caso la instalación seria un poco difícil por los puenteados que lleva cada una de estas. Esta instalación tiene como fin encender desde cuatro vías o puntos distintos de la residencia las bombillas.

MOTORES UNIVERSALES

Los motores universales son aquellos que utilizamos en todo tiempo en el hogar o en el trabajo, estos motores los encontramos en licuadoras, extractores de jugo, batidoras, taladros portátiles, barrenos, pulidoras etc.

Estos motores pueden trabajan tanto en corriente alterna como corriente continua.

El motor universal se compone en varias partes las cuales son:

CARCAZA:

Es el armazón o caja de todo el motor universal

ROTOR:

Es la parte móvil del motor, el rotor tiene un conjunto de chapas de hierro dulce y alrededor de ella un devanado o conocido como bobina de alambre de cobre y en la parte superior del rotor delgas en el cual en estas van alojadas cada enrollamiento del devanado (bobina).

ESTATOR:

Es un conjunto de chapas de hierro dulce, el estator no es nada más que un generador de electromagnetismo esta nos permite que el rotor tenga sus ciclos o conocido como giro constante en el estator encontramos dos devanados a cada lado del estator uno lo identificaremos con una letra N (Polo Norte) y el otro lado lo identificaremos con la letra S (Polo Sur) Estos dos polos son los que nos generaran el electromagnetismo para que el rotor pueda girar

COJINETES:

Los cojinetes se encuentran en la parte superior y en la parte inferior del rotor, en los cojinetes van alojados el eje del rotor valga la redundancia de la palabra los



cojinetes tienen el fin de ayudar a que el rotor tenga un giro muy definido y estable es decir que nos permite que el rotor no bambalee.

PORTA ESCOBILLAS:

Como su nombre lo indica en esta van alojados unas escobillas o conocidas como carbones que nos permite el paso de la corriente al rotor.

DELGAS:

Son unas pequeñas placas que se encuentran en la parte superior del rotor, en estas delgas topan las escobillas o carbones, por esta misma es que al contacto de las escobillas con las delgas estas generen una chispa azul sabiendo que esta, está pasando corriente y que está en buen estado la conexión y/o el devanado del rotor.

MOTORES DE FASE PARTIDA

El motor de fase partida es un motor de inducción con dos pares de devanados (bobinas) es decir entonces que esta contiene 4 devanados en el estator, dos bobinas (1er par) son llamados de trabajo y las otras dos bobinas (2do par) son llamados de arranque o auxiliar.

El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos, se basa en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (Que puede arrancar solo). Este motor de fase partida lleva incorporado un Interruptor Centrifugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar o de arranque después del arranque del motor.

Es decir que el primer impulso o arranque del motor los hacen los devanados auxiliares o de arranque como su nombre lo indica, después estas son desconectadas por dicho interruptor centrifugo mencionado anteriormente, este interruptor desconecta los devanados de arranque cuando el motor llega al 75% de sus revoluciones o ciclos, y por supuesto después se quedan trabajando (valga la redundancia de la palabra) los devanados de trabajo.

Las partes principales del motor de fase partida están compuestas por:

ROTOR:

El rotor se compone de tres partes fundamentales. La primera de ellas es el núcleo, formado por un paquete de láminas o chapas de hierro de elevada


http://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtml


calidad magnética. La segunda es el eje, sobre el cual va ajustado a presión el paquete de chapas. La tercera es el arrollamiento llamado de jaula de ardilla, que consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en sendas ranuras axiales practicadas en la periferia del núcleo y unidas en cortocircuitos mediante dos gruesos aros de cobre, situados uno a cada extremo del núcleo. En la mayoría de los motores de fase partida el arrollamiento rotorico es de aluminio y esta fundido de una sola pieza.

ESTATOR:

El estator se compone de un núcleo de chapas de acero con ranuras semicerradas, de una pesada carcasa de acero o de fundición dentro de la cual esta introducido a presión el núcleo de chapas, y de dos arrollamientos de hilo de cobre aislado alojados en las ranuras y llamados respectivamente arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque. En el instante de arranque están conectados uno y otro a la red de alimentación; sin embargo, cuando la velocidad del motor alcanza un valor prefijado el arrollamiento de arranque es desconectado automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del motor.

ESCUDOS O PLACAS TERMICAS:

Los escudos o placas térmicas, están fijados a la carcasa del estator por medio de tornillos o pernos; su misión principal es mantener el eje del rotor en posición invariable. Cada escudo tiene un orificio central previsto para alojar el cojinete, sea de bolas o de deslizamiento, donde descansa el extremo correspondiente del eje rotorico. Los dos cojinetes cumplen las siguientes funciones: sostener el peso del rotor, mantener a este exactamente centrado en el interior del estator, permitir el giro del rotor con la mínima fricción y evitar que el rotor llegue a rozar con el estator.

INTERRUPTOR CENTRIFUGO:

El interruptor centrífugo va montado en el interior del motor. Su misión es desconectar el arrollamiento de arranque en cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El tipo más corriente consta de dos partes principales, una fija y otra giratoria. La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es análogo al de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte fija del interruptor está montada en el interior del cuerpo del estator. La parte giratoria va dispuesta sobre el rotor.

El funcionamiento de un interruptor es el siguiente: mientras el rotor esta en reposo o girando apoca velocidad, la presión ejercida por la parte móvil del interruptor mantiene estrechamente cerrados los dos contactos de la parte fija.


http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

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http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO

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http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml


Cuando el rotor alcanza aproximadamente el 75 % de su velocidad de régimen, la parte giratoria cesa de presionar sobre dichos contactos y permite por tanto que se separen, con lo cual el arrollamiento de arranque queda automáticamente desconectado de la red de alimentación.

ARROLLAMIENTO DE JAULA DE ARDILLA:

Se compone de una serie de barras de cobre de gran sección, que van alojadas dentro de las ranuras del paquete de chapas rotorico; dichas barras están soldadas por ambos extremos a gruesos aros de cobre, que las cierran en cortocircuito. La mayoría de los motores de fase partida llevan, sin embargo, un arrollamiento rotorico con barras y aros de aluminio, fundido de una sola pieza.


http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMIN

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http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

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Temario Electricidad 2012

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