CORRIENTE ELCTRICA CONTINUA O CORRIENTE ELCTRICA ALTERNA El

CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA O CORRIENTE ELÉCTRICA ALTERNA El uso de la electricidad para el

Chapter 31 Alternating Current Power. Point® Lectures for University Physics, Thirteenth Edition – Hugh

Objetivos del Capitulo 31 • Usar fasores para describir cantidades variables sinusoidalmente • Utilizar

Introduction • Cómo funciona estación de radio? • ¿Qué diferencias hay entre los circuitos

Voltaje Alterno La salida de una fuente de alimentación de c. a, es sinusoidal

Voltaje Alterno El voltaje es positivo durante medio ciclo y negativo durante el otro

Corriente Alterna La corriente que entrega la fuente de c. a. al circuito es:

Representación fasorial Un fasor es un vector de longuitud proporcional al valor máximo de

Resistor en un circuito de corriente alterna • Regla de Ohm para un circuito

Potencia eléctrica disipada por Resistor in un circuito ac La razón a la cual

Inductor en un circuito ac Por conservación de la energía o primera regla de

Inductor en un circuito ac La corriente en el inductor, es la misma que

Inductor en un circuito ac La curva de voltaje se adelanta respecto a la

Reactancia Inductiva La reactancia inductiva XL, está dada por: XL = ωL El factor

Reactancia Inductiva La corriente puede ser expresada en términos de la reactancia inductiva así:

Capacitor en un circuito ac Al integrar, se obtiene que como : Entonces, Copyright

Reactancia capacitiva El efecto obstaculizador de un condensador en la corriente en un circuito

Comparación de elementos de circuito en ac • Table 31. 1 resume las caracteristicas

Resistencia y Capacitor en un circuito ac • Ejemplo 31. 3, obtenga una expresión

Circuito en serie L-R-C • Para el análisis de un circuito L-R-C se incluyen

Circuuito en serie L-R-C • Caso reactancia inductiva mayor que la reactancia capacitiva. Copyright

Circuuito en serie L-R-C • Caso reactancia inductiva menor que la reactancia capacitiva. •

Resonancia en circuitos ac Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

31. 5 Resonancia en circuitos de corriente alterna 31. 19 Gráfica de la amplitud

ENERGIA Y POTENCIA EN CIRCUITOS AC • Potencia en circuitos de ac (ver Fig.

Potencia en circuitos ac • El coseno de la constante de fase (ɸ), es

Corrección del factor de potencia • Banco de condensadores • Se debe proveer un

Corrección del factor de potencia • Otros fenómenos: • Para evitar accidentes de descarga

Corrección del factor de potencia • Cosenofimetro: UDI: Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Corrección del factor de potencia • Otros fenómenos: Cuando el capacitor esta descargado al

A useful application: the loudspeaker • The woofer (low tones) and the tweeter (high

An L-R-C series circuit • Read Problem-Solving Strategy 31. 1. • Follow Example 31.

Tuning a radio • Follow Example 31. 8 using Figure 31. 20 below. Copyright

COMPARACION COMPORTAMIENTOS EN CD Y EN AC Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

30. 4 Circuito R-L Un circuito que incluye tanto un resistor como un inductor,

30. 4 Circuito R-L Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

30. 5 Circuito L-C Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

30. 6 Circuito L-R-C en serie Un circuito en serie L-R-C se forma con

30. 5 Circuito L-C Tabla 30. 1 Oscilación de un sistema de masa y

30. 6 Circuito L-R-C en serie Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

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CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA O CORRIENTE ELÉCTRICA ALTERNA El uso de la electricidad para el uso doméstico fue llevada a cabo a principios de la década de 1880 por el inventor y empresario Thomas Alva Edison. Mediante pequeñas centrales eléctricas de corriente continua, iluminaba calles y hogares de pequeñas zonas de Nueva York. El inventor serbio Nikola Tesla, un tipo excéntrico, llegó a Estados Unidos en 1884 con 28 años después de trabajar en compañías eléctricas y telefónicas europeas para trabajar junto a Edison. Rápidamente Tesla vendió sus patentes al inventor y empresario George Westinghouse, que comenzó a vender la corriente alterna. El 1 de Mayo de 1893, el presidente estadounidense Stephen Grover Cleveland encendió 100. 000 bombillas alimentadas básicamente con corriente alterna. https: //www. youtube. com/watch? v=vd. SUSP 3 u. UXY Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Chapter 31 Alternating Current Power. Point® Lectures for University Physics, Thirteenth Edition – Hugh D. Young and Roger A. Freedman Lectures by Wayne Anderson Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Objetivos del Capitulo 31 • Usar fasores para describir cantidades variables sinusoidalmente • Utilizar reactancia para describir voltaje en un circuito. • Analizar un circuito en serie L - R – C • Determinar la potencia en circuitos de corriente alterna • Observar cómo un circuito L - R - C responde a la frecuencia. • Para aprender cómo funcionan los transformadores Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Introduction • Cómo funciona estación de radio? • ¿Qué diferencias hay entre los circuitos de ca y los circuitos de corriente continua ? • Se verá el comportamiento de resistores, capacitores e inductores, con fuentes de voltaje alterno Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Voltaje Alterno La salida de una fuente de alimentación de c. a, es sinusoidal y varía con el tiempo de acuerdo con la siguiente: V(t) = Vo Cos ωt – V(t) es voltaje instantáneo – Vo es el valor máximo de voltaje, también llamado amplitud o intensidad de voltaje – ω, es la frecuencia angular del voltaje ac • ƒ es la frecuencia y T es el period de la señal de alterna Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Voltaje Alterno El voltaje es positivo durante medio ciclo y negativo durante el otro medio La Red eléctrica en Colombia, usa una frecuencia de 60 Hz, esto se corresponde con una frecuencia angular de 377 rad / s Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Corriente Alterna La corriente que entrega la fuente de c. a. al circuito es: I(t) = Io Cos(wt) Si a la fuente se le conecta un resistor, la diferencia de potencial en el resistor es El varlor eficaz de una señal alterna, es un promedio denominado raiz cuadrátivo medio (rms)y corresponde a un 70% del valor máximo de la señal Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Representación fasorial Un fasor es un vector de longuitud proporcional al valor máximo de la señal alterna que gira en sentido anti horario con una velocidad angular (w), asociada a la frecuencia de la variable. La proyección del fasor en el eje horizontal representa el valor instantáneo de la cantidad que se representa Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Resistor en un circuito de corriente alterna • Regla de Ohm para un circuito de corriente alterna: VR = IR. • La figura 31. 7 muestra la corriente y el voltaje en función del tiempo y el diagrama de fasores. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Potencia eléctrica disipada por Resistor in un circuito ac La razón a la cual la energia eléctrica es disipada en el resistor está dada por: • P=I 2 R donde I, es la corriente instantánea La potencia promedio a través del resistor que lleva una corriente alterna es: El calor producido por una corriente ac, de valor máximo Imax , no es el mismo que el producido por una corriente dc del mismo valor. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Inductor en un circuito ac La corriente en el inductor, es la misma que entrega la Fuente, entonces el voltaje en el inductor es: Esto muestra que la corriente instantánea en el inductor, (i. L), y el voltaje instantáneo (Δv. L) en el inductor, están desfasados por (p/2) rad = 90 o Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Reactancia Inductiva La reactancia inductiva XL, está dada por: XL = ωL El factor ωL tiene unidades de resistencia eléctrica y se relaciona con la corriente y el voltaje en la misma forma que una resistencia. La reactancia ofrece diferentes resistencias a la corriente para diferentes valores de frecuencia El voltaje en el inductor en términos de la reactancia inductiva es: Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Reactancia Inductiva La corriente puede ser expresada en términos de la reactancia inductiva así: Si la frecuencia aumenta, la corriente electrica disminuye. Esto es consistente con la Ley de Faraday Henry: A mayor razón de cambio de la corriente en el inductor, mayor es la fuerza contraelectromotriz , dando un aumento de la reactancia y una disminución de la corriente. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Reactancia capacitiva El efecto obstaculizador de un condensador en la corriente en un circuito de c. a. se llama la reactancia capacitiva y se le da La máxima corriente en el circuito ocurre cuando cos ωt = 1 , lo cual da Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Comparación de elementos de circuito en ac • Table 31. 1 resume las caracteristicas de un resistor, un inductor, y un capacitor circuitos ac. • Figure 31. 11 (siguiente) se muestra la gráfica de la resistencia y las reactancias. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Resistencia y Capacitor en un circuito ac • Ejemplo 31. 3, obtenga una expresión para la corriente en el circuito, la reactancia capacitiva y obtenga una expresión para el voltaje a través del capacitor (ver fig 31. 10) Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Circuito en serie L-R-C • Para el análisis de un circuito L-R-C se incluyen los conceptos de impedancia (Z) y ángulo de fase (ø). (ver Fig. 31. 13) below. • La intensidad del voltaje a través del circuito ac es V = IZ. donde Z es • La constant de fase es ɸ Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Circuuito en serie L-R-C • Caso reactancia inductiva menor que la reactancia capacitiva. • Caso reactancia inductiva igual que la reactancia capacitive: El circuito está en resonancia corresponde a ɸ igual a cero Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

31. 5 Resonancia en circuitos de corriente alterna 31. 19 Gráfica de la amplitud de la corriente I como función de la frecuencia angular ω para un circuito L-R-C en serie, con V = 100 V, L = 2. 0 H, C = 0. 50 µF y tres valores diferentes de la resistencia R. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

ENERGIA Y POTENCIA EN CIRCUITOS AC • Potencia en circuitos de ac (ver Fig. 31. 16). P = VI • Potencia en el resistor (P (potencia activa) • La energía neta transferida en un ciclo para el inductor y el capacitor es cero. • Ejemplo 31. 6 y 31. 7. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Potencia en circuitos ac • El coseno de la constante de fase (ɸ), es igual a la razón del valor máxmo del voltaje a través del resistor al valor máximo de la fuente • Sea un circuito RL • VI= potencia aparente = S (VA) • VRI= Potencia activa = P (W) • VLI Potencia reactiva = Q (Vares) • Factor de potencia FP; cos(ø) = P/S • Medidores usados: Watimetros y cosenofimetros Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Corrección del factor de potencia • Banco de condensadores • Se debe proveer un banco de capacitores conectados en paralelo con suitches automático para controlar el factor de potencia (los cambios deben ser en pasos de 1 kvar) Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Corrección del factor de potencia • Otros fenómenos: • Para evitar accidentes de descarga a los capacitores se les debe conectar una resistencia en paralelo, para que una vez apagada la fuente, se descarguen a través de ella. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

Corrección del factor de potencia • Otros fenómenos: Cuando el capacitor esta descargado al momento de conectarlo a la red, la fuente lo ve como un corto circuito y por ende la corriente sería infinita, por ello se debe conectar una resistencia en serie con el capacitor para limitar esta corriente. Esto se logra cuando se cierra el suiche S 1, pero unos 20 ms después se debe eliminar esta resistencia cortocircuitándola con otro interruptor (S 2) Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

A useful application: the loudspeaker • The woofer (low tones) and the tweeter (high tones) are connected in parallel across the amplifier output. (See Figure 31. 12 shown here. ) Copyright © 2012 Pearson Education Inc.

30. 6 Circuito L-R-C en serie Un circuito en serie L-R-C se forma con un inductor con inductancia L y un resistor de resistencia R que están conectados en serie entre las terminales de un capacitor cargado. Copyright © 2012 Pearson Education Inc.