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ESPACIO CURRICULAR: INSTALACIONES Y APLICACIONES DE LA ENERGIA
4to AÑO ELECTROMECANICA
DOCENTE: HECTOR FERNANDO DIAZ
AÑO: 2017
CAPACIDADES:
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COMPRENSION LECTORA.
ORALIDAD
RESOLUCION DE CIRCUITOS BASICOS
APLICACIÓN DE TEOREMAS BASICOS DE ELECTRICIDAD
USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICION
ARMAR CIRCUITOS SERIE PARALELO Y MIXTOS PARA COMPROBAR LA TEORIA.
Parámetros eléctricos, definición, analogías y unidades
Voltaje
El flujo de electrones requiere mantener una fuerza o presión (voltaje) que empuje los
electrones en forma continua. Esta fuerza generalmente se conoce con el término de fuerza
electromotriz o FEM.
El voltaje o la FEM es la diferencia de la carga eléctrica entre dos puntos. Con el fin de
mantener esta diferencia, debe existir un exceso de electrones en un cierto lugar y una
deficiencia o falta de electrones
en otro lugar. El voltaje es la presión o diferencia de potencia eléctrica de una carga entre dos
puntos en un circuito eléctrico o campo eléctrico, es decir, el trabajo realizado por una fuerza
externa (invisible) para mover la carga de un punto a otro.
La unidad de medida es el volt o voltio. El aparato que usamos para medir este parámetro
eléctrico es el voltmetro o voltímetro, el cual se conecta en paralelo a la línea para efectuar la
medición.
El voltaje es comúnmente representado por los símbolos E o V y se le conoce como tensión,
potencial y FEM (fuerza electromotriz).
Corriente directa y corriente alterna
La corriente eléctrica es el flujo continuo y controlado de electrones en un circuito eléctrico.
Cuando se tiene una fuente de voltaje conectada a través de conductores a un dispositivo, las
cargas eléctricas fluyen desde un polo hacia otro; a este flujo se le llama corriente eléctrica y es
el indicador de la cantidad de flujo hacia algún punto. La intensidad de corriente se conoce
como la variación de carga con respecto al tiempo y su intensidad se mide en coulomb por
segundo; esta unidad se denomina ampere o amperio.
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Ley de Ohm
Circuitos en serie
Circuitos en paralelo
Circuitos mixtos
Problemas resueltos de la ley de Ohm
Definimos la corriente eléctrica como el paso de electrones que se transmiten a través de un
conductor en un tiempo determinado.
Para determinar el paso de corriente a través de un conductor en función de la oposición
que ofrecen los materiales al paso de los electrones se utiliza la siguiente ley:
Ley de Ohm. La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e
inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.
donde I es la corriente eléctrica, V la diferencia de potencial y R la resistencia eléctrica.
Esta expresión toma una forma mas formal cuando se analizan las ecuaciones de Maxwell,
sin embargo puede ser una buena aproximación para el análisis de circuitos de corriente
continua.
Los casos que se presentan a continuación tienen como finalidad última construir diagramas
serie como el que se ha presentado.
Circuitos serie:
Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un
solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el
caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los
puntos del circuito.
Donde Ii es la corriente en la resistencia Ri , V el voltaje de la fuente. Aquí observamos que
en general:
Circuitos Paralelo:
Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se
bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en
cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.
Circuito Mixto: Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para
la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se
encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en
serie o en paralelo.
Problemas:
1. Encontrar la resistencia total del siguiente circuito:
Solución: El voltaje de la resistencia R1 se encuentra directamente encontrando la
resistencia total del circuito:
2. Encontrar el voltaje de la resistencia R2 del siguiente diagrama
Solución. Aunque no se da el valor de la resistencia R1, podemos determinar el valor del
voltaje en la resistencia R2, ya que lo que si conocemos es la corriente en la resistencia R1,
la cual es la misma en el resto del circuito. Por lo tanto:
3. Encontrar el voltaje de la fuente del diagrama siguiente:
Solución: De manera inmediata podemos determinar que por tratarse de un circuito
serie la intensidad de la corriente es la misma en todos sus elementos. Por otro lado
conocemos el valor de las resistencias, no así el de la pila del cual no será considerada
en este ejercicio, y por tanto podemos obtener directamente el voltaje total de los
componentes.
4. Demostrar que para un circuito en paralelo de dos resistencias la resistencia total es
igual a:
Solución. Sabemos que para un circuito en paralelo la resistencia total es igual a:
si solo tenemos dos resistencias tendremos:
La expresión demostrada es una expresión clásica para encontrar la relación entre dos
resistencias en paralelo, al menos es una expresión nemotécnica fácil de recordar.
5.- Se tienen los siguiente datos para el circuito mostrado
Soluciones.
a) El voltaje en cada una de las resistencias es igual al voltaje total, es decir el de la
fuente. Por lo tanto, podemos calcular el voltaje total calculando el voltaje en una de las
resistencias, en este caso, el que podemos calcular es el de la resistencia R1:
DIAGRAMA 6a
Solución:
De acuerdo al diagrama podríamos acomodar el circuito de la siguiente forma:
DIAGRAMA 6b
Donde RA representa la resistencia, producto de realizar el arreglo siguiente:
DIAGRAMA 6c
En el DIAGRAMA 6b podemos ver que las resistencias 1,4 y A están es serie, como
se ve a continuación:
Por lo que podríamos reducir el circuito a uno en paralelo:
Recordemos que para RB tenemos el siguiente arreglo:
Lo que equivale a pensar en un circuito equivalente como el que se muestra a
continuación:
La corriente en RB es la misma en R1, R4 y en RA por pertenecer a un arreglo en serie. En
cuanto el voltaje tenemos:
El circuito en serie, y el voltaje total es la suma en cada una de las componentes, entonces
el voltaje en RA :
Ahora el problema es más concreto, recordemos que:
lo que es equivalente, finalmente a resolver el circuito paralelo:
el voltaje es el mismo en cada resistencia. En tanto a la corriente vemos que: finalmente la
resistencia en RX es:
Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un
número que se utiliza para obtener el valor final del resistor.
– Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor.
– La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para
obtener el valor final de la resistor.
– La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica
su confiabilidad
Ejemplo: Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:
– El resistor tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %
– El valor máximo de este resistor es: 25200,000 Ω
– El valor mínimo de este resistor es: 22800,000 Ω
– El resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados.
Los colores de las bandas de los resistores no indican la potencia que puede
disipar, pero el tamaño que tiene la resistor da una idea de la disipación máxima
que puede tener.
Los resistores comerciales disipan 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, 2 watts, etc..
A mayor tamaño del resistor, más disipación de potencia (calor). Ver la Ley de
Joule.