Nociones Básicas de Electricidad PDF

UD3 Nociones básicas de electricidad Índice  Introducción.  Flujo de corriente eléctrica.  Magnitudes eléctricas.  Ley de Ohm.  Corriente continua y corriente alterna.  Cálculo de la potencia eléctrica. Nociones básicas de electricidad Introducción Introduc...

UD3 Nociones básicas de electricidad Índice  Introducción.  Flujo de corriente eléctrica.  Magnitudes eléctricas.  Ley de Ohm.  Corriente continua y corriente alterna.  Cálculo de la potencia eléctrica. Nociones básicas de electricidad Introducción Introducción  Antes de pasar a estudiar la fuente de alimentación, es necesario tener claro algunos conceptos relacionados con la electricidad. Nociones básicas de electricidad Flujo de corriente eléctrica Flujo de corriente eléctrica  La materia está formada por átomos, constituidos por partículas como son:  Protones (que tienen carga eléctrica positiva).  Neutrones (no tienen carga eléctrica).  Electrones (que tienen carga eléctrica negativa).  Dependiendo del número de protones y electrones de los átomos que forman un cuerpo o material, decimos que tiene:  Carga eléctrica positiva: si tiene menos electrones que protones.  Carga eléctrica negativa: si tiene más electrones que protones.  Sin carga eléctrica: cuando tiene mismo número de electrones que protones. Flujo de corriente eléctrica  Si unimos con un elemento conductor (que permite el paso de electrones a través del mismo) un cuerpo con carga eléctrica negativa, con un cuerpo con carga eléctrica positiva, los electrones, que tienen carga eléctrica negativa, van a ser atraídos hacia el cuerpo con carga eléctrica positiva.  Este movimiento de cargas eléctricas a través del elemento conductor forma lo que se llama un flujo de corriente eléctrica.  El movimiento de las cargas eléctricas va a durar hasta que se iguala la carga de ambos cuerpos. Flujo de corriente eléctrica  Cuando conectamos un cuerpo al que le sobran electrones (carga negativa) a un cuerpo al que le faltan electrones (carga positiva) decimos que creamos un circuito cerrado a través del cual circula un flujo de corriente eléctrica.  Si abrimos el circuito se corta el flujo de corriente eléctrica.  Presta atención a las siguientes cuestiones:  ¿En qué dirección se mueven las cargas eléctricas (electrones) en un circuito eléctrico? Del cuerpo negativo al positivo.  ¿En qué dirección decimos que circula la corriente eléctrica? Por consenso de la comunidad científica, del cuerpo positivo al negativo, y así lo mostrarán los equipos de medición. Sentido de la corriente eléctrica Nociones básicas de electricidad Magnitudes eléctricas Magnitudes eléctricas  Llamamos magnitud a una cantidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición realizada.  En relación al flujo de corriente eléctrica, también denominado, simplemente, corriente eléctrica se definen las siguientes magnitudes:  Diferencia de potencial, tensión o voltaje.  Intensidad de corriente.  Resistencia.  Energía.  Potencia. Magnitudes eléctricas  Diferencia de potencial, tensión o voltaje:  Es la fuerza que se ejerce sobre los electrones dentro de un circuito eléctrico cerrado, provocando su movimiento (flujo de corriente eléctrica).  Se representa por la letra V.  La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio, que se representa con la letra V.  Intensidad de corriente eléctrica:  Es la cantidad de carga eléctrica por unidad de tiempo que atraviesa un material (flujo de corriente eléctrica).  Se representa por la letra I.  La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el amperio, que se representa con la letra A. Magnitudes eléctricas  Resistencia:  Es la dificultad que encuentran los electrones para atravesar la estructura atómica de un material.  Se representa por la letra R.  La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el ohmio, que se representa con la letra Ω.  Dependiendo de la resistencia ofrecida por un material, clasifican:  Conductores: no se oponen al paso de los electrones. Tienen poca resistencia.  Aislantes: se oponen fuertemente al paso de los electrones. Tienen mucha resistencia.  Resistivos: se oponen un poco al paso de los electrones. Tiene una resistencia media. Magnitudes eléctricas  Energía eléctrica:  La energía, en general, es la capacidad para realizar un trabajo.  Por tanto, cuando un aparato eléctrico entra en funcionamiento, lo hace porque consume energía, en este caso, energía eléctrica.  Se representa por la letra E.  La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el joule o julio, que se representa con la letra J.  Potencia eléctrica:  Es la energía consumida por un dispositivo en un instante de tiempo.  Se representa por la letra P.  La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el watio, que se representa con la letra W. Nota: Existe relación entre la potencia eléctrica y la energía consumida por un dispositivo eléctrico: PxT=E → P(W)xT(s)=E(Ws) → La energía también se mide en Ws u otros múltiplos como KWh. Nociones básicas de electricidad Ley de Ohm Magnitudes eléctricas  Una de las leyes básicas de la electricidad es la Ley de Ohm, que relaciona tensión (V), intensidad (I) y resistencia (R).  La Ley de Ohm dice establece que la diferencia de potencial, tensión o voltaje que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el citado conductor. Nociones básicas de electricidad Corriente continua y corriente alterna Corriente continua y corriente alterna  La corriente continua (CC o DC) se caracteriza por:  La tensión o voltaje (Vcc) y la intensidad de corriente (Icc) tienen un valor constante en el tiempo.  La corriente eléctrica circula siempre en la misma dirección dentro del circuito. Corriente continua y corriente alterna  La corriente alterna (CA o AC) se caracteriza por:  La tensión o voltaje (Vca) y la intensidad de corriente (Ica) tienen un valor variable en el tiempo.  El sentido de circulación de la corriente cambia de dirección al cambiar la polaridad.  Se denomina corriente alterna cuando la tensión varia de modo cíclico. Si la variación no es cíclica, se denomina Corriente Variable. Corriente continua y corriente alterna  Por tanto, en la corriente alterna: la tensión (Vca) y la intensidad de corriente (Ica) son ondas que se caracterizan por los parámetros propios de una onda:  Amplitud: nivel máximo que se alcanza (Vpico, Ipico).  Periodo: tiempo que transcurre en completar un ciclo (T).  Frecuencia: inversa del periodo (Hz). Vpico Ipico CA (España): Vpico: 310-340 V F: 50 Hz. Vrms: 220-240 V https://unicrom.com/valor-rms-promedio-pico/ Nociones básicas de electricidad Cálculo de la potencia eléctrica Cálculo de potencia eléctrica  Recordamos que la potencia eléctrica es la energía consumida por un dispositivo en un instante de tiempo. Se representa con la letra P y su unidad es el watio W.  La potencia eléctrica se puede calcular a partir de los valores de tensión e intensidad de corriente eléctrica.  Sin embargo, para el cálculo de la potencia eléctrica debemos distinguir entre corriente continua y corriente alterna. Cálculo de potencia eléctrica Potencia eléctrica en corriente continua  Cuando la señal eléctrica corresponde a una corriente continua, la potencia eléctrica consumida por un dispositivo es el producto de la tensión y la intensidad corriente eléctrica. 𝑷=𝑽𝒙𝑰 Cálculo de potencia eléctrica Potencia eléctrica en corriente alterna  Cuando la señal eléctrica corresponde a una corriente alterna, debemos distinguir entre dos casos distintos:  Si el circuito sólo incluye cargas resistivas, también llamadas activas, la potencia es el producto de la tensión y la corriente eléctrica: 𝑷=𝑽𝒙𝑰  Si el circuito incluye cargas inductivas o capacitivas, también llamadas reactivas, el calculo de la potencia eléctrica incluye un factor adicional: 𝑷 = 𝑽 𝒙 𝑰 𝒙 𝒄𝒐𝒔φ Cálculo de potencia eléctrica Potencia eléctrica en corriente alterna  𝒄𝒐𝒔 φ es conocido con el nombre factor de potencia.  𝒄𝒐𝒔 φ suele tener valores comprendidos 0,5 y 0,98.  𝒄𝒐𝒔 φ =1 corresponde a circuitos con cargas resistivas.  Un valor mayor de 𝒄𝒐𝒔 φ significa mayor eficiencia energética (representa un aspecto a tener en cuenta en las fuentes de alimentación para PC).