FUNDAMENTOS DE
CORRIENTE ALTERNA
CORRIENTE DIRECTA
La energía eléctrica puede generarse de
dos maneras:
– Corriente Directa y
– Corriente Alterna.
CORRIENTE DIRECTA
Se llama Corriente Directa cuando la diferencia de potencial entre las
terminales de la fuente de energía se mantiene constante en todo momento.
V(t) = cte.
v
+
V
t
CORRIENTE ALTERNA
El generador de corriente alterna es un dispositivo que
convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El
generador más simple consta de una espira rectangular
que gira en un campo magnético uniforme.
El movimiento de rotación de las espiras es producido por
el movimiento de una turbina accionada por una corriente
de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de
vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte
de la energía potencial del agua embalsada se transforma
en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la
energía química se transforma en energía eléctrica al
quemar carbón u otro combustible fósil.
CORRIENTE ALTERNA
CORRIENTE ALTERNA
Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a
través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una
FEM. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos
que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las
conexiones al circuito externo se hacen mediante
escobillas estacionarias en contacto con los anillos.
Si se conecta una bombilla al generador se apreciará que
por el filamento de la bombilla circula una corriente que
hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz
cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el
campo magnético.
CORRIENTE ALTERNA
Con este ejemplo, se completan las tres formas
que hay de variar con el tiempo el flujo de un
campo magnético a través de una espira,
F =B·S,
como producto escalar de dos vectores, el vector
campo B y el vector superficie S.
Cuando el campo cambia con el tiempo.
Cuando el área de la espira cambia con el tiempo.
Cuando el ángulo entre el vector campo B y el
vector superficie S cambia con el tiempo.
CORRIENTE ALTERNA
LEY DE FARADAY Y LEY DE LENZ
CORRIENTE ALTERNA
Suponiendo que la espira gira con velocidad
angular constante w . Al cabo de un cierto tiempo t
el ángulo que forma el campo magnético y la
perpendicular al plano de la espira es w t. El flujo
del campo magnético B a través de una espira de
área S es
F =B·S=B·S·cos(w t)
La FEM en la espira es
CORRIENTE ALTERNA
CORRIENTE ALTERNA
La fem Ve varía sinusoidalmente con el
tiempo, como se muestra en la figura. La
FEM alcanza su valor máximo en valor
absoluto cuando w t=p/2 ó 3p/2, cuando el
flujo F es mínimo (el campo magnético está
en el plano de la espira), y es nula cuando w
t=0 ó p, cuando el flujo es máximo (el
campo magnético es perpendicular al plano
de la espira).
CORRIENTE ALTERNA
VALOR MEDIO
Se llama valor medio de una tensión (o corriente) alterna
a la media aritmética de todos los valores instantáneos de
tensión ( o corriente), medidos en un cierto intervalo de
tiempo. En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio
durante un período es nulo: en efecto, los valores positivos
se compensan con los negativos. Vm = 0
CORRIENTE ALTERNA
En cambio, durante medio periodo, el valor medio es
siendo V0 el valor máximo.
CORRIENTE ALTERNA
VALOR EFICAZ
Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que
tendría una corriente continua que produjera la misma
potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una
misma resistencia. Es decir, se conoce el valor máximo de
una corriente alterna (I0).
Se aplica ésta sobre una cierta resistencia y se mide la
potencia producida sobre ella.
A continuación, se busca un valor de corriente continua
que produzca la misma potencia sobre esa misma
resistencia. A este último valor, se le llama valor eficaz de
la primera corriente (la alterna).
CORRIENTE ALTERNA
Para una señal sinusoidal, el valor eficaz de la tensión es:
y del mismo modo para la corriente
CORRIENTE ALTERNA
la potencia eficaz resultará ser:
Es decir que es la mitad de la potencia máxima (o potencia
de pico)
La tensión o la potencia eficaz, se nombran muchas veces
por las letras RMS.
O sea, el decir 10 VRMS ó 15 WRMS sifnificarán 10 Volts
eficaces ó 15 Watts eficaces, respectivamente.
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