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Clase 9 mención
electromagnetismo iii
Aprendizajes esperados
1. Circuitos eléctricos
Se tiene un circuito de corriente
continua formado por un
resistor de resistencia R y un
capacitor de capacidad C,
inicialmente descargado, al que
se
han
conectado
un
amperímetro y un voltímetro.
Al cerrar el interruptor S, el
capacitor se carga. Luego al
sacar la f.e.m. y cerrar el
circuito el condensador se
descarga.
El producto RC   se denomina constante de tiempo del circuito y
representa el tiempo en que la carga del capacitor alcanza un 63 %
de su máximo posible. A la vez la corriente del circuito a decaído en
un 63%.
se compara con
Circuitos LC
Corriente
Alterna
M.A.S.
Circuitos RL
Circuitos RLC
Resonancia
La corriente es alterna
Es el circuito más simple de corriente alterna. Se obtiene al conectar un
capacitor de capacidad C, con una carga inicial Qo, y una bobina de
inductancia L.
La inductancia L (bobina) se mide en henry [H] y es la
relación entre el flujo magnético producido por una
intensidad de corriente eléctrica.
Al cerrar el interruptor y suponiendo despreciable la resistencia del
circuito, la corriente i y el voltaje V comenzarán a oscilar indefinidamente
de modo que cuando el primero es máximo, el segundo es mínimo y
viceversa.
Comparación con el movimiento armónico simple
En un sistema eléctrico, el capacitor comenzará a descargarse a través
del inductor. La corriente ascenderá lentamente porque el inductor se
opone a cualquier cambio en la corriente. En forma similar, el columpio
comenzará a adquirir más velocidad conforme su inercia sea superada
por las fuerzas de aceleración. Tanto el columpio como el capacitor
pierden su energía potencial.
Comparación con el movimiento armónico simple
Una vez que el columpio llega al punto más bajo de su trayectoria, toda
su energía potencial se ha convertido en energía cinética; cuando el
capacitor ha perdido toda su carga, la corriente en el circuito tiene su
valor máximo y la energía original se almacena ahora en el inductor, con
el valor L·i2/2.
Comparación con el movimiento armónico simple
La inercia mantiene al columpio en movimiento hasta que llega al
reposo, en la posición que muestra la figura. Toda su energía es
potencial. En el circuito eléctrico, la inductancia tiene una especie de
inercia que se opone a cualquier cambio en la corriente, de manera que
ésta no se detiene de inmediato. Cuando la corriente finalmente se
detiene, el capacitor está otra vez cargado.
El interruptor de circuito se conecta de tal
forma que se conecte y desconecte
alternadamente.
En la figura se ilustra el interruptor conectado;
la corriente empieza a fluir de manera
creciente.
A medida que la corriente aumenta se
establece una f.e.m. inducida (εL), en
oposición al voltaje del circuito.
El efecto de la inductancia en este circuito es retrasar la corriente máxima. La constante
de tiempo para que el circuito alcance un 63% de Imáx es
L

R
Un circuito en serie de corriente alterna (CA), esta formado por una
resistencia, un capacitor y una inductancia en cantidades variables.
En CA el voltaje y la corriente no están en fase entre si:
• VR esta en fase con la corriente.
• VC se atrasa a la corriente en 90º.
• VL adelanta en 90º a la corriente.
Resonancia
Consiste en un aumento de la amplitud de las oscilaciones de un sistema,
cuando la frecuencia externa aplicada es igual a su frecuencia propia de
vibración.
1
1
f0 

2 LC
Esta dada para un circuito alterno formado por una resistencia, una
bobina y un condensador conectados en serie.
Características de resonancia
•La corriente que fluye por el
circuito será máxima.
•Como la corriente está limitada
tan sólo por la resistencia del
circuito, se encuentra en fase con
el voltaje.
Por ejemplo, el proceso de sintonizar tu radioemisora favorita consiste en
entrar en resonancia con las ondas que emite la emisora a través de un
capacitor de capacidad variable unido al dial del sintonizador.
La figura siguiente representa un circuito eléctrico compuesto por una batería que
proporciona una diferencia de potencial V, un condensador de capacidad C, una
resistencia R, un amperímetro y un interruptor. Inicialmente el interruptor está en la
posición 1.
E
Comprensión
Si se lleva el interruptor a la posición 2, ¿cuál de los siguientes gráficos representa mejor
la intensidad de la corriente que mide el amperímetro, en función del tiempo?
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2008.