Electrónica: conceptos, definiciones, leyes, teoremas

Definición de corriente alterna (C.A.)

La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la corriente continua circula sólo en un sentido.

La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.

En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: ondasenoidal.

El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula:
V = Vp x Seno (Θ), donde
- Vp = V pico es el valor máximo que obtiene la onda y
- Θ es una distancia angular y se mide en grados.

Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma deonda continuamente). Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados.

Y con ayuda de la fórmula que ya dimos, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés. Para cada distancia angular diferente el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivo y en otros negativo (cuando se invierte su polaridad).

Frecuencia:(f)

Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo tendríamos: la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.

Periodo:(T)

El tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f, o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f)

Voltaje Pico-Pico:(Vpp)

Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp) (ver gráfico).

Ver Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio. Este tipo de gráficos se pueden observar con facilidad con ayuda de un osciloscopio.

Voltaje RMS.(Vrms):

Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula Vrms = 0.707 x Vp. Ver Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio.

Este valor de voltaje es el que obtenemos cuando utilizamos un multímetro.

Ahora, algo para pensar........:

Si se prepara un voltímetro para que pueda medir voltajes en corriente alterna (a.c.) y medimos la salida de un tomacorriente de una de nuestras casas, lo que vamos a obtener es: 110 Voltios o 220 Voltios aproximadamente, dependiendo del país donde se mida.

El voltaje que leemos en el voltímetro es un VOLTAJE RMS de 110 o 220 Voltios.!!!

Cuál será el voltaje pico (Vp) de esta señal???

Revisando la fórmula del párrafo anterior despejamos Vp. Vp = Vrms/0.707

- Caso Vrms = 110 V, Vp = 110/0.707 = 155.6 Voltios
- Caso Vrms = 220 V, Vp = 220/0.707 = 311.17 Voltios

¿Qué es un radián?

Para comprender bien que es un radián es necesario analizar con atención el diagrama que se muestra.

Este diagrama muestra un círculo de radio: r. Si partiendo del punto A sobre el perímetro del círculo, se viaja a un punto B recorriendo exactamente la distanciar, se habrá formado un ángulo que se representará como: ø (phi).

Entonces:

"Un Radián es el ángulo que abarca la porción de
circunferencia que es igual a la longitud del radio del círculo"

Observando la figura se puede ver que es una circunferencia de radio r.

Si se gira totalmente (se empieza en el punto A y se termina en el punto A) se está girando 360 grados y...

Como se sabe que la circunferencia de éste es: C = 2πr, se puede obtener su valor en grados:

2 π r = 360 grados
ø = 360 / 2 π
con π = 3.141592
ø = 360 / 6.283185
ø = 57.29578 grados

En electrónica es muchas veces mejor expresar la frecuencia en radianes por segundo (frecuencia angular)

Frecuencia Angular

La frecuencia angular se se representa por la letra ω ( en radianes por segundo). La relación entre la frecuencia angular y la frecuencia en Hertz es: ω = 2πf.

donde:
- ω = frecuencia angular
- π = 3.141592.... (la constante Pi)
- f = frecuencia en hertz

También se utiliza para representar ángulos de fase en radianes. En vez de decir 90 grados de desfase se dice que está desfasado π/2 radianes.

Desfasado 60 grados significa un desfase de π/3 radianes

La ventaja de utilizar la frecuencia angular, es que cuando se utiliza la frecuencia expresada en Hertz, aparece la conocida constante π (Pi). Esto no sucede al utilizar la frecuencia angular.

Además que, involucrar el sìmbolo π en nuestros cálculos, causa que el resultado de las operaciones no sean exactos, debido a que su valor siempre se toma redondeado y si este aparece varias veces el resultado acarrea error sobre error.

Este problema no existe cuando se utilizan radianes

En el siguiente video se visualiza la conformación de un radián y el número de veces que éste entra en una circunferencia. Teóricamente, en una circunferencia (360º) entran 2 π radianes que es aproximadamente 6.28 veces un radián.