circuitos eléctricos

sistemas de unidades :

Actualmente al hablar de Ingeniería se tiene en cuenta una serie de convenciones internacionales que conciernen a todo lo referente a normas, metodológias, pruebas, etc. Dentro de estas convenciones se encuentra la de utilizar sistemas de unidades estándar, para generalizar el lenguaje utilizado y no se pueda incurrir en equivocaciones o mal entendidos a la hora de comprender un documento o experimento por una persona diferente al que lo ha desarrollado, entre estos sistemas existen dos muy utilizados el Sistema Internacional de unidades (abreviado SI) y el Sistema Inglés de Unidades. En este curso se utilizará él SI por ser este él mas utilizado en nuestro medio y por su mayor facilidad de uso al adicionar la utilización del sistema decimal para relacionar unidades mayores o menores con su unidad básica. Hay siete unidades básicas en él SI y las demás se derivan de estas, las unidades del SI están definidas con mucha precisión en términos de cantidades permanentes y reproducibles, sin embargo estas definiciones son en la mayoría de los casos comprensibles solamente para aquellos que tengan un alto conocimiento en física atómica y materias relacionadas. Por lo tanto nos conformaremos con identificar la cantidad y la unidad correspondiente.Tabla 1

Cantidad Unidad Símbolo Longitud metro m Masa Kilogramo kg Tiempo segundo s Corriente eléctrica ampere A Temperatura termodinámica kelvin K Cantidad de sustancia mol Mol Intensidad luminosa candela cd Además de estas siete unidades fundamentales existen dos unidades complementarias, que son consideradas adicionales del SI y son adimensionales. Estas son: Cantidad Unidad Símbolo Angulo plano radián rad Angulo sólido estereoradián Sr La mayor parte de las cantidades y unidades empleadas en Ingeniería Eléctrica son unidades derivadas, es decir, unidades que pueden ser totalmente definidas en términos de las cantidades básicas o fundamentales y las complementarias descritas anteriormente.

Todas las unidades del SI tienen prefijos decimales que multiplican la cantidad indicada por una potencia decimal, en la siguiente tabla se muestran los prefijos del SI para expresar factores decimales.

CARGA Y CORRIENTE ALTERNA : Capítulo 1. INICIO DESCRIPCIÓN CONTENIDO APLICACIONES PROFESOR La carga es la unidad fundamental de la energía eléctrica y se postula por definición que es indivisible. Existen dos tipos de carga, una negativa, la cual se denomina electrón, y una carga positiva que se denomina protón; También existe un elemento neutro el cual se llama neutrón. En la naturaleza se pueden encontrar electrones libres como cargas negativas, pero no se pueden encontrar protones libres como cargas positivas, la carga positiva en forma natural se denomina ion y es un átomo al cual le falta uno o varios electrones. Animación 1 En condiciones normales la materia es eléctricamente neutra, esto cambia cuando las partículas empiezan a ceder o ganar electrones, cargándose positivamente en el primer caso y negativamente en el segundo. El símbolo de la carga será Q o q, la letra mayúscula se utiliza para denotar cargas constantes y la minúscula para cargas que varían en el tiempo. Esta practica se manejara a través de todo el curso. La unidad de carga es el coulomb denotado por la letra C, el electrón es la unidad de carga elemental y tiene un valor de e- = 1.602 x 10-19 C. El propósito fundamental de un circuito eléctrico es mover o transferir cargas a lo largo de trayectorias especificas. Este movimiento constituye una corriente eléctrica. Es decir que cuando cargas (electrones libres) se mueven a través de los átomos que componen la red cristalina de un elemento desde un punto hasta otro, se dice que a través de este elemento esta pasando una corriente eléctrica. Por lo tanto, se puede definir una corriente eléctrica como el flujo o movimiento de partículas cargadas en una dirección determinada, si la carga es transferida a razón de 1 coulomb por segundo se dice que la intensidad de la corriente es de 1 ampere. En forma general la intensidad instantánea de corriente es igual a:                                      Como convención se ha tomado como sentido positivo de la corriente, el sentido de las cargas positivas. Esto se debe a que al principio de las investigaciones sobre electricidad se pensaba que la corriente viajaba de lo positivo hacia lo negativo, ahora sabemos que en los conductores metálicos la corriente es el movimiento de los electrones que son atraídos fuera de sus órbitas, contrario a lo que se había establecido, pero se optó por esta convención por ser la aceptada en los textos de análisis de circuitos. Para entender mejor estos conceptos podemos observar la imagen donde se muestran dos corrientes equivalentes: En la parte (a) tenemos una corriente que tiene sentido contrario al de nuestra convención ya que las cargas tienen un movimiento que parte de un terminal positivo a uno negativo, esta es la forma en que se mueven los electrones, por lo tanto esta corriente tiene un valor negativo, por otro lado en la parte (b) se tiene una corriente que va de un terminal positivo a uno negativo por lo tanto esta corriente cumple con nuestra convención y tiene un valor positivo. Cuando una corriente eléctrica pasa por un elemento eléctrico, la corriente se representa por una letra i o I dependiendo de sí es una corriente variable o constante en el tiempo, además es necesario trazar una flecha que identifique el sentido que esta tenga, así como se muestra en la siguiente figura: En la definición de corriente eléctrica dada en la ecuación 1.3.1 se puede observar, que está definida como una función en el tiempo, por lo tanto existen muchos tipos de corriente eléctrica, los de uso común son los siguientes: Esta es la corriente eléctrica utilizada en la mayoría de los circuitos electrónicos La corriente alterna (AC) es la corriente domestica utilizada en la mayoría de los lugares del mundo. Corriente exponencial y subamortiguada se encuentran muy a menudo, aunque en la mayoría de los casos no son deseadas, estas corrientes son producidas principalemente cuando se opera un interruptor para cerrar un curcuito que se encuentra energízado.   Para aclarar estos conceptos observa la animación.