1.4 Medicion de Magnitudes Electricas
February 27, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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MEDICIÓN DE M AGNIT AGNITUDES UDES E LÉCTRICAS :
V OLTÍMETRO OLTÍMETRO: L A DDP Y LA FEM SE PUEDEN MEDIR CONECTANDO UN VOLTÍMETRO ENTRE DOS PUNTOS DE UN CIRCUITO O ENTRE LOS TERMINALES DE UN GENERADOR . E L VOLTÍMETRO SIEMPRE SE CONECTA EN PARALELO. L A ESCALA DE UN VOLTÍMETRO VIENE EXPRESADA EN VOLTIOS . P ARA EFECTUAR LA MEDIDA DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EL VOLTÍMETRO HA DE COLOCARSE EN PARALELO , ESTO ES , EN DERIVACIÓN SOBRE LOS PUNTOS ENTRE LOS QUE TRATAMOS DE EFECTUAR LA MEDIDA. ESTO NOS LLEVA A QUE EL VOLTÍMETRO DEBE POSEER UNA RESISTENCIA INTERNA LO MÁS AL ALTA TA POSIBLE , A FIN DE QUE NO PRODUZCA UN CONSUMO APRECI APRECIABLE ABLE , LO QUE DARÍA LUGAR A UNA MEDIDA ERRÓNEA DE LA TENSIÓN . P ARA ELLO , EN EL CASO DE INSTRUMENTOS BASADOS EN LOS EFECTOS ELECTROMAGNÉTICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA , ESTARÁN DOTADOS DE BOBINAS DE HILO MUY FINO Y CON MUCHAS ESPIRAS , CON LO QUE CON POCA INTENSIDAD DE CORRIENTE A TRAVÉS DEL APARA APARATO TO SE CONSIGUE LA FUERZA NECESARIA PARA EL DESPLAZAMIENTO DE LA AGUA AGU A INDICADORA . EN LA ACTUALIDAD ACTUALIDA D EXISTEN DISPOSITIVOS DIGITALES QUE REALIZAN LA FUNCIÓN DEL VOLTÍMETRO PRESENTANDO UNAS CARACTERÍSTICAS DE AISLAM AISLAMIENTO IENTO BASTANTE ELEVADAS EMPLEANDO COMPLEOS CIRCUITOS DE AISLAMIENT AISLA MIENTO O. EN LA FIGURA SE PUEDE OBSERVAR LA CONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO !V" ENTRE LOS PUNTOS DE UN CIRCUITO DE A Y B , ENTRE LOS QUE QUEREMOS MEDIR SU DIFERENCIA DE CONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO EN POTENCIAL . UN CIRCUITO
EN ALGUNOS ALGUN OS CASOS , PARA PERMITIR LA MEDIDA DE TENSIONES SUPERIORES A LAS QUE SOPORTARÍAN LOS DEVANADOS Y ÓRGANOS MECÁNICOS DEL APARA APARATO TO O LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL CASO DE LOS DIGITALES , SE LES DOTA DE UNA RESISTENCIA DE ELEVADO VALOR COLOCADA EN SERIE CON EL VOLTÍMETRO , DE FORMA QUE SOLO LE SOMETA A UNA FRACCIÓN DE LA TENSIÓN TOTAL.
ASOCIACIÓN DE PILAS : ASOCIACIÓN DE P ILAS E N S ERIE L AS PILAS PUEDEN CONECTARSE EN SERIE CUALESQUIERA QUE SEAN LAS FUERZAS ELECTROMOTRICES Y LA MÁXIMA CORRIENTE QUE CADA UNA DE ELLAS PUEDA SUMINISTRAR . EVIDENTEMENTE , AL CONECTARLAS EN SERIE , LAS FUERZAS ELECTROMOTRICES SE SUMAN , ASÍ COMO SUS RESISTENCIAS INTERNAS . S E PUEDE NOTAR QUE LA PILA EQUIVALENTE AL CONUNTO DE LAS N PILAS RESULTA CON UNA F.E.M. MAYOR , PERO , CON UNA RESISTENCIA INTERNA MAYOR , LO CUAL EMPEORA LA SITUACIÓN EN ESTE PUNTO . S E DEBE CONSIDERAR , ADEMÁ ADEMÁS S , LA CORRIENTE MÁXIMA QUE PUEDE SUMINISTRAR CADA UNA DE ELLAS. L A ASOCIACIÓN ASOCI ACIÓN SERIE SÓLO PODRÁ SUMINISTRAR LA CORRIENTE DE LA PILA QUE MENOS CORRIENTE ES CAPAZ SUMINISTRAR .
PILAS EN SERIE
ASOCIACIÓN DE P ILAS E N P ARALELO AL CONECTAR PILAS EN PARALELO DEBE TENERSE EN CUENTA QUE SEAN TODAS DE LA MISMA F.E. M., YA QUE , EN CASO CONTRARIO , FLUIRÍA CORRIENTE DE LA DE MÁS F.E.M. A LA DE MENOS , DISIPÁNDOSE POTENCIA EN FORMA DE CALOR EN LAS RESISTENCIAS INTERNAS , AGOTÁNDOLA AGOTÁNDOLAS S RÁPIDAMENTE . S I TODAS ELLAS SON DEL MISMO VOLTAE EL CONUNTO EQUIVALE A UNA SOLA PILA DE LA MISMA TENSIÓN , PERO CON MENOR RESISTENCIA INTERNA. ADEMÁS , LA CORRIENTE TOTAL QUE PUEDE SUMINISTRAR EL CONUNTO ES LA SUMA DE LAS CORRIENTES DE CADA UNA DE ELLAS , POR CONCURRIR EN UN NUDO. L A ASOCI ASOCIACIÓN ACIÓN EN PARALELO POR TANTO , PODRÁ DAR MÁS CORRIENTE QUE UNA SOLA PILA , O , DANDO LA MISMA CORRIENTE , TARDARÁ MÁS EN DESCARGARSE .
PILAS EN PARALELO
I NTENSIDAD DE CORRIENTE:
L A INTENSIDAD DEL FLUO DE LOS ELECTRONES DE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA QUE CIRCULA POR UN CIRCUITO CERRADO DEPENDE FUNDAMENTALMENTE DE LA TENSIÓN O VOLTAE !V" QUE SE APLI APLIQUE QUE Y DE LA RESISTENCIA !R" EN OHM QUE OFREZCA AL PASO DE ESA CORRIENTE LA CARGA O CONSUMIDOR CONECTADO AL CIRCUITO . SI UNA CARGA OFRECE POCA RESISTENCIA AL PASO DE LA CORRIENTE , LA CANTIDAD DE ELECTRONES QUE CIRCULEN POR EL CIRCUITO SERÁ MAYOR EN COMPARACIÓN CON OTRA CARGA QUE OFREZCA MAYOR RESISTENCIA Y OBSTACULICE MÁS EL PASO DE LOS ELECTRONES. POR TANTO , DEFINIMOS LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA , I, COMO LA CANTIDAD DE CARGA ELÉCTRICA QUE CIRCULA POR UNA SECCIÓN DE UN CONDUCTOR EN LA UNIDAD DE TIEMPO . INTENSIDAD # CARGA $ TIEMPO TIEMPO I# Q$ T T
ANALOGÍA HIDRÁULICA. EL TUBO DEL DEPÓSITO %A%, %A%, AL TENER UN DIÁMETRO REDUCIDO , OFRECE MÁS RESISTENCIA A A LA SALIDA DEL LÍQUIDO QUE EL TUBO DEL TANQUE %B%, QUE TIENE MAYOR DIÁMETRO . P OR TANTO , EL CAUDAL O CANTIDAD DE AGUA QUE SALE POR EL TUBO %B% SERÁ MAYOR QUE LA QUE SALE POR EL TUBO %A%. MEDIANTE LA REPRESENTACIÓN DE UNA ANALOGÍA ANALOGÍ A HIDRÁULICA SE PUEDE ENTENDER MEOR ESTE CONCEPTO . SI TENEMOS DOS DEPÓSITOS DE LÍQUIDO DE IGUAL CAPACIDAD , SITUADOS A A UNA MISMA ALTURA ALTURA , CAUDAL DE SALIDA DE LÍQUIDO DEL DEPÓSITO QUE TIENE EL TUBO DE SALIDA DE MENOS DIÁMETRO SERÁ MENOR QUE EL CAUDAL QUE PROPORCIONA OTRO DEPÓSITO CON UN TUBO DE SALIDA DE MAS DIÁMETRO PUES ESTE <IMO OFRECE MENOS RESISTENCIA A A LA SALIDA DEL LÍQUIDO .
DE LA MISMA FORMA , UNA CARGA O CONSUMIDOR QUE POSEA UNA RESISTENCIA DE UN VALOR AL AL OHM , PROVOCARÁ QUE LA CIRCULACIÓN DE LOS ELECTRONES SE DIFICULTE IGUAL QUE LO HACE EL TU
MENOR DIÁMETRO EN LA ANALOGÍA ANALOGÍ A HIDRÁULICA , MIENTRAS QUE OTRO CONSUMIDOR CON MENOR RESISTE ! CASO CASO DEL TUBO DE MAYOR DIÁMETRO " DEARÁ PASAR MAYOR CANTIDAD DE ELECTRONES DIFERENCIA EN LA CANTIDAD DE LÍQUIDO QUE SALE POR LOS TUBOS DE LOS DOS TANQUES DEL EEMPLO , SE AS
A LA MAYOR O MENOR CANTIDAD DE ELECTRONES QUE PUEDEN CIRCULAR POR UN CIRCUITO ELÉC CUANDO SE ENCUENTRA CON LA RESISTENCIA QUE OFRECE LA CARGA O CONSUMIDOR .
L A INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SE DESIGNA CON LA LETRA ! I " Y SU UNIDAD DE M EN EL SISTEMA INTERNACIONAL ! SI " ES EL AMPER ! LLAMADO LLAMADO TAMBIÉN ' AMPERIO AMPERI O (", QUE SE IDEN CON LA LETRA !A". EL AM AMPE PER: R:
DE ACUERDO CON LA LEY DE OHM , LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN AMPER ! A " QUE CIRCULA PO UN CIRCUITO ESTÁ ESTRECHAMENTE RELACIONADA CON EL VOLTAE O TENSIÓN ! V " Y LA RESISTENCIA EN OH ! " DE LA CARGA O CONSUMIDOR CONECTADO AL AL CIRCUITO .
DEFINICIÓN DEL A MPER UN A MPER !)A" SE DEFINE COMO LA CORRIENTE QUE PRODUCE UNA TENSIÓN DE UN VOLT ! ! ) V CUANDO SE APLICA APLIC A A A UNA RESISTENCIA DE UN OHM !)".
UN AMPER EQUIVALE UNA CARGA ELÉCTRICA DE UN COULOMB POR SEGUNDO !)C$ SE SE CIRCULANDO POR UN CIRCUITO ELÉCTRICO , O LO QUE ES IGUAL , * + # ! *,+ X ) )- ! SEIS SEIS MIL TRESCIENTOS BILLONES " DE ELECTRONES POR SEGUNDO FLUYENDO POR EL CONDUCTOR DE DICH CIRCUITO . POR TANTO , LA INTENSIDAD ! I " DE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA EQUIVALE A LA CANTIDAD D CARGA ELÉCTRICA !Q" EN COULOMB QUE FLUYE POR UN CIRCUITO CERRADO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO .
LOS SUBM<IPLOS MÁS UTILIZADOS DEL A MPER SON LOS SIGUIENTES :
MILIAMPER ! M A" # ) + A # MICROAMPER ! M A" # ) * A # ,
,) A MPER ) A MPER
EL AMPERÍMETRO AMPER ÍMETRO :
L A MEDICIÓN DE LA CORRIENTE QUE FLUYE POR UN CIRCUITO CERRADO SE REALIZA POR MEDIO DE UN AMPERÍMETRO AMPERÍ METRO O UN MILIAMPERÍMETRO , SEG&N SEA EL CASO , CONECTADO EN SERIE EN EL PROPIO CIRCUITO ELÉCTRICO . P ARA MEDIR AMPER SE EMPLEA EL % AMPER AMPERÍMETR ÍMETRO O % Y PARA MEDIR MILÉSIMAS DE AMPER SE EMPLEA EL MILIAMPERÍMETRO L A INTENSIDAD DE CIRCULACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA POR UN CIRCUITO CERRADO SE PUEDE MEDIR POR MEDIO DE UN AMPERÍ AMPERÍMETRO METRO CONECTADO EN SERIE CON EL CIRCUITO O MEDIANTE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA UTILIZANDO UN AMPER AMPERÍMETRO ÍMETRO DE GANCHO . P ARA MEDIR INTENSIDADES BAAS DE CORRIENTE SE PUEDE UTILIZAR TAMBIÉN UN MULTÍMETRO QUE MIDA MILIAMPER ! M A". EL AMPER AMPERE E COMO UNIDAD DE MEDIDA SE UTILIZA , FUNDAMENTALMENTE , PARA MEDIR LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE FUERZA EN LA INDUSTRIA , O EN LAS REDES ELÉCTRICAS DOMÉSTICA , MIENTRAS QUE LOS SUBM<IPLOS SE EMPLEAN MAYORMENTE PARA MEDIR CORRIENTES DE POCA INTENSIDAD QUE CIRCULAN POR LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS . +. R ESISTENCIA . A RESISTENCIA DE UN MATERIAL ES UNA MEDIDA QUE INDICA LA FACILIDAD CON L QUE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA PUEDE FLUIR A A TRAVÉS DE ÉL .
L A RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SU LONGITUD E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU SECCIÓN Y VARÍA CON LA TEMPERATURA .
MEDIDA DE LA RESISTENCIA . L EY DE O HM. L A RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR ES EL COCIENTE ENTRE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL O VOLTAE QUE SE LE APLIC APLICA A Y LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE LO A ATRAVIESA TRAVIESA
R# V $I ES LA EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE LA LEY DE O HM. L A UNIDAD DE RESISTENCIA EN EL SI ES EL OHMIO : ) OHMIO # ) VOLTIO $ ) AMPERIO AMPERI O. UN OHMIO ES LA RESISTENCIA QUE OPONE UN CONDUCTOR AL PASO DE LA CORRIENTE CUANDO , AL APLIC APLICAR AR A SUS EXTREMOS UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL DE UN VOLTIO , DEA PASAR UNA INTENSIDAD DE CORRIENTE DE UN AMPERIO AMPERI O. A PARTIR DE LA LEY DE OHM SE PUEDE CALCULAR LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS EXTREMOS DE UNA RESISTENCIA DE LA SIGUIENTE FORMA: V#I/R ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS : SERIE: ES CUANDO LAS RESISTENCIAS ESTÁN UNA DETRÁS DE OTRA. L A INTENSIDAD EN CADA RESISTENCIA SON IGUALES. VT # V) 0 V1 0 V+ 0 ... RT # R) 0 R1 0 R+ 0 ...
E EMP EMPLO LO: RT # 2 0 + 0 ) # )3 VCC $ RT
VR) # 2 X IT
VR1 # + X IT IT
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P ARALELO : E S CUANDO LAS ENTRADAS DE CADA RESISTENCIA ESTÁN CONECTADAS A UN MISMO PUNTO Y LAS DE SALIDA EN OTRO. E L VOLTAE DE CADA RESISTENCIA ES IGUAL AL AL DE LA FUENTE !V C CC C ". IT # IR) 0 IR1 0 IR+ 0 ...
RT # !) $ R)" 0 !) $ R1" 0 !) $ R+" 0 ...
E EMP EMPLO LO: RT # !) $ 2" 0 !) $ +" 0 !) $ ) " # ).2 ALLANDO DO R H ALLAN TENEMOS:
EQUIVALENTE DE
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REQUIV ),1 #R)/R1$R)0R1 R)0R1 # !2 X +" +" $ !2 0 +" # ),1 #R)/R1$ ). 3H ALLAN ALLANDO DO LA R E QUIVALENTE AHORA CON R+ TENEMOS: REQUIV +# RT # !).3!).3- X )" $ !).3- 0 )" # ).2
IT # V C CC C $ RT
IR) # V C CC C $ 2
IR1 # V C CC C $ +
IR+ # V C CC C $ )
P ASOS A A SEGUIR PARA RESOLVER PROBLEMAS APLICANDO APLIC ANDO LA LEY DE O HM:
DIBUA UN ESQUEMA DEL CIRCUITO .
H ALLA LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DEL CIRCUITO
UTILIZA LA EXPRESIÓN I # V $ R O I # FEM $R PARA CALCULAR LA INTENSIDAD DEL CIRCUITO PRINCIPAL APLICA LA LEY DE O HM EN LAS DIFERENTES SECCIONES DEL CIRCUITO .
4. POTENCIA L A POTENCIA DE UN APARA APARATO TO ELECTRÓNICO ES LA ENERGÍA ELÉCTRICA CONSUMIDA EN UNA UNIDAD DE TIEMPO ! POR POR LO GENERAL , UN SEGUNDO ". POTENCIA # ENERGÍA CONSUMIDA $ TIEMPO
P#E$ TT
L A UNIDAD DE POTENCIA EN EL SI ES EL VATIO !5". !5". A MENUDO LA POTENCIA VIENE EXPRESADA EN 6ILO5ATIOS . ) 6 5# 5# ) 5. P # V/I DE ESTA ECUACIÓN SE DEDUCE QUE :
UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL MÁS ELEVADA ORIGINA UNA POTENCIA MAYOR , PORQUE CADA ELECTRÓN TRANSPORTA MUCHA MÁS ENERGÍA . UNA INTENSIDAD MAYOR INCREMENTA LA POTENCIA , PUES HA HAY Y MÁS ELECTRONES QUE GASTAN SU ENERGÍA CADA SEGUNDO .
E EMP EMPLO LO:
C ALCUL ALCULA A LA INTENSIDAD DE UNA BOMBILLA DE ) )5 A 11 11V Y CALCULA SU RESISTENCIA . I # P $ V # ) $ 11 # .42A R # P $ I 1 # ) $ !.42" 1 # 47+
EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA : L A ENERGÍA ELÉCTRICA CONSUMIDA SE CALCULA A PARTIR DE LA EXPRESIÓN DE LA POTENCIA MULTIPLICADA POR EL TIEMPO ENERGÍA CONSUMIDA # POTENCIA / TIEMPO E#P/ T L A ENERGÍA VIENE DADA EN ULIOS !) ULIO # ) VATIO / ) SEGUNDO ". N O OBSTANTE , ESTA NO ES LA UNIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA QUE APARECE EN ALGUNOS ALGUN OS SITIOS , SINO EL 6ILOVATIO POR HORA. )6 5 5 / H # +* . 2. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA AL HABLAR DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA , NOS REFERIMOS A A LAS DIFERENTES POSIBILIDADES DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN OTRAS FORMAS DE ENERGÍA &TILES PARA LOS SERES HUMANOS. EFECTO CALORÍFICO O TÉRMICO . ELECTRONES EN UN CONDUCTOR PODEMOS DESCRIBIR MOVIMIENTO DE LOS OS COMO UNA SERIE DE EL MOVIMIENTOS ACELERAD ACELERADOS , CADA UNO DE LOS CUALES
TERMINA CON UN CHOQUE CONTRA ALGUNA DE LAS PARTÍCULAS FIAS DEL CONDUCTOR .
LOS ELECTRONES GANAN ENERGÍA CINÉTICA DURANTE LAS TRAYECTORIAS LIBRES ENTRE CHOQUES , Y CEDEN A A LAS PARTÍCULAS FIAS , EN CADA CHOQUE , LA MISMA CANTIDAD DE ENERGÍA QUE HABÍAN GANADO . L A ENERGÍA ADQUI ADQUIRIDA RIDA POR LAS PARTÍCULAS FIAS ! QUE QUE SON FIAS SOLO EN EL SENTIDO DE QUE SU POSICIÓN MEDIA NO CAMBIA " AUMENTA LA AMPLI AMPLITUD TUD DE SU VIBRACIÓN O SEA , SE CONVIERTE EN CALOR. P ARA DEDUCIR LA CANTIDAD DE CALOR DESARROLLADA EN UN CONDUCTOR POR UNIDAD DE TIEMPO , HALLAREMOS PRIMERO LA EXPRESIÓN GENERAL DE LA POTENCIA SUMINISTRADA A UNA PARTE CUALQUIERA DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO . CUANDO UNA CORRIENTE ELÉCTRICA ATRA ATRAVIES VIESA A UN CONDUCTOR , ÉSTE EXPERIMENTA UN AUMENTO DE TEMPERATURA . E STE EFECTO SE DENOMINA ' EFECTO EFECTO OULE(. ES POSIBLE CALCULAR LA CANTIDAD DE CALOR QUE PUEDE PRODUCIR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA EN CIERTO TIEMPO , POR MEDIO DE LA LEY DE OULE. E # I 1 / R / T EFECTO LUMINOSO. L A ENERGÍA ELÉCTRICA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA LUMÍNICA A TRAVÉS DE LA ENERGÍA CALORÍFICA . EFECTO QUÍMICO. L A ENERGÍA ELÉCTRICA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA ELECTRÓLISIS . ELECTRÓLISIS : ELECTROLISIS , PARTE DE LA QUÍMICA QUE TRATA DE LA RELACIÓN ENTRE LAS CORRIENTES ELÉCTRICAS Y LAS REACCIONES QUÍMICAS , Y DE LA CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA QUÍMICA EN ELÉCTRICA Y VICEVERSA . EN UN SENTIDO MÁS AMPLI AMPLIO O , LA ELECTROLISIS ES EL ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS QUE PRODUCEN EFECTOS ELÉCTRICOS Y DE LOS FENÓMENOS QUÍMICOS CAUSADOS POR LA ACCIÓN ACCIÓN DE LAS CORRIENTES O VOLTAES
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