Circuitos de corriente Alterna.

1. animación video Circuitos de corriente Alterna. Cuando veas este icono púlsalo para observar una animación que aparecerá en tu explorador Cuando veas este icono púlsalo para observar una vídeo que aparecerá en tu explorador

2. Generador. Producción de Corriente alterna. • Si hacemos girar una espira en el interior de un campo magnético (B), aproximadamente uniforme se inducirá en ella una fuerza electromotriz y por tanto una corriente eléctrica. • Esta corriente está cambiando continuamente en el tiempo. • La corriente cambia en magnitud y signo. • Este principio es utilizado en el generador electromagnético para producir corriente alterna. • Es un ejemplo clásico de transformación de energía mecánica (del movimiento) en energía eléctrica Animacion1

3. Generador. Producción de Corriente alterna. Si hacemos girar una espira en el interior de un campo magnético (B), aproximadamente uniforme. El flujo magnético que la atraviesa será: s el área de la espira α el ángulo entre B y la dirección normal de la espira. varía de 0º a 360º . Expresando el ángulo girado en función de la velocidad angular de giro ω•t representa el ángulo girado en radianes, ω la velocidad angular en rad/s.

4. Generador. Producción de Corriente alterna. Expresando el ángulo girado en función de la velocidad angular de giro ω•t representa el ángulo girado en radianes, ω la velocidad angular en rad/s. Por lo tanto en la espira se inducirá una fuerza electromotriz de valor: Si la bobina tiene N espiras:

5. Generador. Producción de Corriente alterna. Si mantenemos constante la inducción del campo y la velocidad de giro, siéndolo también el número de espiras y el área de las mismas, tendremos: Como puede verse en la fórmula la f.e.m. resultante tendrá forma senoidal.

6. animación Generadores de corriente Generadores de corriente AC: Alternador Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

7. animación Generadores de corriente Generadores de corriente DC: Dinamo Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

8. Transformadores Si suponemos: t

9. Transformadores Si además suponemos que en el transformador no se pierde energía en forma de calor (tampoco se puede crear energía) la potencia en el circuito primario tiene que ser la misma que en el circuito secundario: Si la fem aumenta la intensidad tiene que disminuir:

10. Corriente alterna. • Toda corriente eléctrica cuya intensidad varía en el tiempo su valor y sentido de forma periódica . • De todas las posibilidades la más importante (por sus aplicaciones tecnoló-gicas) es la corriente alterna sinusoidal.

11. Autoinducción

12. Circuitos de corriente alterna. Un circuito de corriente alterna consiste en la conexión de varios elementos: • Resistencias (R): • Capacidades (C): • Autoinducciones (L): • y un generador: que suministra una fem alterna. Además de las resistencias (R) los nuevos elementos (C y L) también influyen en el valor de la intensidad

13. FASORES (ver paginas 19-20 de los apuntes) Una magnitud alterna senoidal tiene una expresión matemática: y su representación gráfica corresponde a la proyección sobre el eje vertical de un vector VMAX que gira con velocidad angular ω. A este tipo de representación se le llama “representación fasorial o de Fresnel”

14. Corriente alterna. Circuito R (El más simple) Circuito R (El más simple): • La corriente será, como la tensión , de tipo alterna senoidal. • Además, la corriente y la tensión tienen la misma frecuencia y fase (están en fase)

15. Corriente alterna. Circuito R (El más simple) Circuito R (El más simple):

16. animación Circuito R. Representación fasorial Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

17. Corriente alterna. Circuito C Circuito C: El circuito formado por un condensador alimentado por una fuente de tensión alterna sinuoidal. • Un condensador no permite el “paso” de la corriente continua, en cambio, si que permite el “paso” de la corriente alterna1. En este caso la corriente y la tensión tienen la misma frecuencia pero I(t) presenta un adelanto de fase de pi/2 frente a Vc(t) . 1Si la fem es alterna está cambiando continuamente su polaridad y las armaduras del condensador se va cargando y descargando sucesivamente, “permite” el paso de la corriente alterna aunque no lo hace de forma instantánea, presenta cierta resistencia (cierta inercia) al paso de ésta

18. Corriente alterna. Circuito C • En este circuito el condensador presentará una oposición al paso de la corriente alterna. • Dicha oposición se llama reactancia capacitiva , su unidad en el SI es el Ohmio (Ω) y se define como el cociente entre los valores máximos de V e I: I(t) “va por delante” π/2 (llega antes)

19. animación Circuito C. Representación fasorial Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

20. Corriente alterna. Circuito L Circuito L: El circuito está formado por una autoinducción alimentada por una fuente de tensión alterna. En este caso la corriente y la tensión tienen la misma frecuencia pero I(t) presenta un retraso de fase de pi/2 frente a VL(t) . I(t) “va detrás” π/2 (llega después)

21. Corriente alterna. Circuito L • En este circuito la autoinducción presentará una oposición al paso de la corriente alterna. • Dicha oposición se llama reactancia inductiva , su unidad en el SI es el Ohmio (Ω) y se define como el cociente entre los valores máximos de V e I :

22. animación Circuito L. Representación fasorial Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

23. Ejemplos • 1.Calcular la reactancia capacitiva de un condensador de 2μF cuando la frecuencia de la corriente alterna es de 100 Hz. Sol: • 2. Una bobina de 100mH se conecta a un generador de fem igual a 125V y frecuencia 70Hz. Calcula: a. La reactancia inductiva b. La corriente (máxima) en el circuito Sol: • 3. Un condensador de 10μF se conecta a un generador de fem máxima igual a 220V y frecuencia 50Hz. Calcula: a. La reactancia inductiva b. La corriente (máxima) en el circuito Sol:

24. A B I tiene un adelanto de fase respecto de VC I0 I0 VR=RI0 VC=I0/ωC Corriente alterna. Circuito RC Circuito RC serie:El circuito está formado por un condensador y una resistencia conectados en serie y alimentados por una fuente de tensión alterna. Ecuaciones básicas: I y VR están en fase

25. A B VR=RI0 I0 Δφ VC=I0/ωC VAB=ε0 Corriente alterna. Circuito RC Circuito RC serie:El circuito está formado por un condensador (C) y una resistencia (R) conectados en serie y alimentados por una fuente de tensión alterna. Ecuaciones básicas: Desfase: Impedancia del circuito:

26. Corriente alterna. Circuito RC

27. animación Circuito RC. Representación fasorial Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

28. Ejemplos • 4 Un circuito eléctrico está formado por una resistencia de 40Ω y un condensador de capacidad 20 μF en serie con un generador de corriente alterna de fem máxima 120V y frecuencia f=50Hz. Calcula: • La impedancia del circuito. • La diferencia de fase entre la fem y la intensidad. • La expresión de la intensidad instantánea. Sol:

29. A B I tiene un retraso de fase de respecto de VL VL=ωLI0 I0 I0 VR=RI0 Corriente alterna. Circuito RL Circuito RL serie :El circuito está formado por una resistencia (R) y una autoinducción (L) conectadas en serie y alimentadas por una fuente de tensión alterna. Ecuaciones básicas: I y VR están en fase en la

30. VAB=ε0 VL=ωLI0 Δφ VR=RI0 I0 Corriente alterna. Circuito RL Ecuaciones básicas: Desfase: Impedancia del circuito:

31. Ejemplos Un circuito formado por una resistencia de 6 ohmios en serie con una bobina de autoinducción L = 0.3 H y resistencia despreciable, está conectado a un generador de corriente alterna cuya tensión eficaz es de 40 V y la frecuencia de 100 Hz. Hallar: a) la inductancia de la bobina b) el desfase entre la tensión del generador y la intensidad. c) lo valores instantáneos de la tensión entre los bornes de la resistencia y entre los bornes del conjunto.

32. VL=ωLI0 I0 I0 VR=RI0 VC=I0/ωC Corriente alterna. Circuito RLC serie Circuito RLC serie: El circuito está formado por un condensador una bobina y una resistencia conectados en serie y alimentados por una fuente de tensión alterna. Ecuaciones básicas

33. VL=ωLI0 VAB=ε0 φ I0 VR=RI0 VC=I0/ωC Corriente alterna. Circuito RLC Ecuaciones básicas Impedancia del circuito:

34. animación Circuito RLC. Representación fasorial Si no te funciona la animación de esta página pulsa este icono

35. Ejemplos • 5. Un circuito eléctrico está formado por una resistencia de 40Ω, un condensador de capacidad 30 μF y una bobina de autoinducción igual a 0,6H en serie con un generador de corriente alterna de fem máxima 200V y frecuencia f=60Hz. Calcula: a. La impedancia del circuito. b. La diferencia de fase entre la fem y la intensidad. c. La expresión de la intensidad instantánea. Sol:

36. POTENCIA en un circuito DC Circuito R: Potencia instantánea: El Area debajo de la curva es la energia suministrada por la fuente al circuito Potencia media:

37. Termino constante Tensión Término periódico POTENCIA en un circuito AC Potencia instantánea: Circuito R (El más simple): En este caso la potencia instantánea tendrá 2 componentes: una constante y la otra periódica (con un periodo la mitad que el de la tensión –una frecuencia doble-) Potencia media:

38. POTENCIA en un circuito AC Potencia instantánea: Circuito RLC: (*) Potencia media: *Nota:

39. POTENCIA en un circuito AC Potencia instantánea: Circuito RLC: Potencia media: Factor de potencia:

40. POTENCIA en un circuito AC

41. POTENCIA en un circuito AC

42. Ejemplos • Un circuito eléctrico está formado por una resistencia de 100Ω, un condensador de capacidad 2 μF y una bobina de autoinducción igual a 100 mH en serie con un generador de corriente alterna de fem máxima 50V y frecuencia f=500Hz. Calcula: a. La impedancia del circuito y la diferencia de fase entre la fem y la intensidad. b. La expresión de la intensidad instantánea. c. La frecuencia de resonancia y la intensidad máxima del circuito en esta situación. d. La potencia media consumida por el circuito Sol: a)

43. Formulario circuitos de corriente alterna

44. Tablas con magnitudes