_manual SHN - 2 - 01 Fundamentos de Electrotecnia

1. F1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

A U

FUNDAMENTENSIÓNCORRIENRESISTENLEY DE OPOTENCMAGNETCONDEN

T O M A

NTOS DE ELN ELÉCTRICA NTE ELÉCTRICNCIA ELÉCTR

OHM IA ELÉCTRICATISMO. NSADOR.

T I Z A C I

LECTROTEC

CA. ICA.

A.

I Ó N E L

1. FU

CNIA.

L E C T R O

UNDAME

O N E U M

ENTOS D

Á T I C A

DE ELECT

TROTECN

NIA.

Sistemas Hidráulicos y Neumáticos CFGS Mecatrónica Industrial DANIEL GONZÁLEZ FITO

IES CONDESTABLE ÁLVARO DE LUNA 1

3. Fundamentos de la electrotécnica La electricidad es una forma de energía. Aparece como calor, luz, acción magnética o química. Identificar la esencia de la electricidad siempre ha sido difícil para el hombre. No obstante, la energía eléctrica es aplicada de las mAs diversas maneras en mAquinas e instalaciones. Tienen difer.entes funciones los componentes eléctricos, que se encuentran en los sistemas eléctricos. Casi todos nos servimos a diario en una u otra forma de la electricidad o de la electrónica. Encender luces, aparatos domésticos, receptores de radio, calculadoras de bolsillo, la luz del coche, etc. En todos los casos, ha de existir la electricidad, no importando si la energía procede de una batería o de centrales eléctricas diversas. Como es sabido, todas las cosas se componen de Atomos*. Cada Atomo tiene un núcleo, alrededor del cual giran los electrones. Los Atomos son extraordinariamente pequeflos,es decir no visibles para nosotros. Su diAmetro asciende a 1/10.000.000 mm aprox. El diAmetro del núcleo atómico asciende a 1/10.000 aprox. del diAmetro del Atomo entero. El diAmetro de un electrón asciende a 1/10 aprox. del diAmetro del núcleo.

Modelo atómico (modelo de Bohr)

Representación simplificada

electr,ón

núcleo

• electrón

núcleo

.""-

í'

." c;

t:

Cada electrón contiene la mínima carga posible de electricidad negativa. Los electrones giran alrededor l del núcleo atómico en órbitas cambiantes, que forman capas esféricas alrededor del núcleo atómico. El t. núcleo atómico a su vez consiste en protones y neutrones. Los protones son positivos y los neutrones son eléctricamente neutros (no cargados). Todo elemento queda determinado por el número de sus electrones. Atomos homogéneos dan elementos. Atomos heterogéneos unidos unos con otros dan nuevas propiedades. Estas se califican de combinaciones .

• átomos (del griego) = "indivisible"



)

)

, )

)

)

)

)

)

.1

Si el núcleo de un átomo contiene tantos protones como electrones que giran alrededor del núcleo, entono ces el átomo es eléctricamente neutro; hacia afuera no aparece ninguna carga eléctrica. Este es el caso p. ej. en el átomo de litio, átomo de aluminio, átomo de si cilio, como lo muestra la representación.

Representación simplificada

litio

3 protones 3 electrones 4 neutrones

Aluminio


Silicio


Sin embargo, cuando giran alrededor del núcleo atómico más electrones que protones hay en el núcleo, entonces el átomo contiene carga negativa. El comportamiento inverso es, que alrededor del núcleo ató· mico giran menos electrones que protones hay en el núcleo, por lo que el átomo contiene carga positiva. Entonces éste se califica de ion·. Como los electrones giran a alta velocidad en cambiantes órbitas alrededor del núcleo atómico, hace falta que actúe una fuerza de atracción, para mantener los electrones en 'sus órbitas.

Según el principio

"CARGAS IGUALES" se repelen

"CARGAS DISTINTAS" se atraen

surte también en el modelo atómico efecto esta fuerza deatracción eléctrica.

Representación simplificada -electrón: carga negativa

núcleo atómico: carga positiva

• ion (del griego) = migratorio ..,,,



3.1. Tensión eléctrica En un circuito de agua hace falla una bomba y tuberfas. Mediante la bomba es el agua Impulsada hacia la tuberfa. Debe existir una presión para que en la tuberfa corra el agua. Una calefacción por agua caliente p. ej. es un sistema de este tipo. El agua es transportada por la bomba slempr~ en una misma dirección.

turbina Ó bomba

tuberfa

------------------------

Si la potencia de la b~mba es grande, subirá también la presión del agua. Al comparar la presión del agua o el circuito de agua con el ámbito de la electricidad, se comprueba, que también aquf es ejercida una de· terminada presión eléctrica. Esto se puede reconocer en el ejemplo de una baterfa. Para poder generar tensión eléctrica existen varias posibilidades.

Clases de generacl6n de tensión 1. Generación de tensión por,inducción .. 2. Generación de tensión por fenómenos electroquímicos 3. Generación de tensión por calor 4. Generación de tensión por luz 5. Generación de tensión por deformación de cristales (piezoelectricidad) Las diferentes clases de la generación de tensión estriban siempre en la separación de cargas.

888 888

tensión "cero" tensión "baja" tensión "alta" ..

La tensión eléctrica (símbolo de fórmula U) se mide con el medidor de tensión (voltímetro). La unidad de la tensión eléctrica es el voltio· (símbolo unitario V) .

• Volta· físico italiano 1745·1827

3.1.1. Generaci6n de tensi6n por inducci6n

Al mover un conductor en un campo magnético de un lado para otro, queda inducida una tensión alterna. La generación de tensión con ayuda de un imán se llama inducción (tensión inducida). Este tipo de generación se encuentra en la dínamo (coche, bicicleta) y en el generador (central eléctrica),

( '



) , )

)

)

)

J

J

Funcionamiento de una dinamo de bicicleta

arrollamiento del inducido imanes

N

borne

aislante

Vista en corte

arrollamiento del inducido

La dinamo consiste en un estator (que lleva los imanes) y un rotor. Por el giro del rotor queda inducida la tensión. Un número de revoluciones más alto del rotor da mayor velocidad de corte y por tanto una tensión mayor. En principio se sitúan estas tensiones alrededor de 6 V.

La magnitud de la tensión inducida depende de cuatro factores esenciales: 1) Velocidad de corte del conductor 2) Densidad magnética de flujo 3) Longitud efectiva del conductor 4) Número de conductores Para poder conseguir mayores tensiones en la práctica, en vez de un solo conductor, muchos bucles de conductores quedan movidos (grupos de bobina) en un campo magnético, o el campo magnético de fuerza se mueve en el interior de estos grupos de bobina. Las tensiones parciales resultantes ahora quedan reu" nidas a una tensión de conjunto y tomadas en el cuadro de bornes. De acuerdo con este principio trabajan todos los generadores. La magnitud de la tensión inducida se puede calcular como sigue:

Uo = B· L· v· z Uo = tensión inducida (voltios) B = densidad del "campo magnético v = velocidad de corte, en mIs L = longitud del conductor, en m z = número de condwctores

Wb m2 = 1T

Ejemplo: ¿Qué magnitud tiene la tensión inducida en un conductor, si la densidad magnética del flujo as" ciende a 1 ~ ,la longitud del conductor a 0,75 m, la velocidad de corte a 1,5 mIs y el número de conductores a 1501

Uo = B· L . v . z Wb Uo = 1-¡w-' O,75m · 1,5 mIs· 150 = 16,8 V

31



)

,

)

A continuación algunos valores de temperatura de termopares

Comblnacl6n de materiales Termotensl6n límite superior de mv 1373 K tem~atura

Cobre· constantán 4,1 773 K ( 500 oC) Hierro· constantán 5,6 973 K ( 700 OC) Nrquel • cromo· nrquel 4,1 1.173 K ( 900 oC) Nrquel • platino 0,9 1.573 K (1.300 oC)

3.1.4. Generaci6n de tensi6n por luz Al incidir rayos de luz o rayos X sobre muy determinadas sustancias, quedan emitidos electrones. En este fotoefecto estriba el funcionamiento de las fotocélulas. Existiendo acción de luz sobre el tofoelemento se origina una tensión continua.

luz

anillo de contacto

capa cu bridora --t""'-'''"'"'-'-........ _-_ ........ '''--''-'''"-'''-"'''"'t

selenio __ ---t"

+ placa base

) En la práctica conocemos estos fotoelementos sobre todo en los exposlmetros. También se recurre a ellos para cometidos electrónicos de mando o regulación.

En el espacio sirven hace ya mucho tiempo para la alimentación de corriente a satélites.

3.1.5. Generación de tensión por deformación de cristales (piezoelectricidad·) Al ejercer tracción o presión sobre cristales, se originan diferencias eléctricas de carga entre determina· das superficies de cristales. Estas a su vez se pueden captar a través de superficies conductoras. Existiendo presión o tracción cambiante se origina una tensión alterna.

tracción o presión

láminas de aluminio

• piezo ( del griego) = comprimir 33



Casos de aplicación en la práctica: Micrófono de cristal, fonocaptor de cristal para tocadiscos. Como ya ha quedado mencionado, la tensión se indica en voltios. Cuando se trata de altas tensiones, se utiliza la unidad

1 KV = 1 kilovoltio

La unidad para tensiones muy pequei'\as es 1 mV = 1 milivoltio

1 KV = 1.000 V 1 KV = 103 V

1 mV = 0,001 V 1 mV = 10.3 V

Para la medición de la tensión eléctrica se emplea el voltímetro (medidor de tensión). En la medición de una tensión se conecta éste siempre en paralelo al generador o consumidor. En la medición de una corriente continua hay que prestar atención a la correcta polaridad de los empal· mes.

interruptor

+ consumidor

generador

3.2. Corriente eléctrica Como sabemos, la tensiÓn eléctrica es un distintivo que caracteriza p. ej. a'una batería. Para que la co· rrie.nte eléctrica pueda fluir, es preciso establecer un circuito, que consta de los compon'entes siguientes: Generador, conductores, interruptor, consumidor.

direcciÓn técnica de las corrientes

déficit de electrones

generador (batería)

+

e.e eee

consumidor

interruptor

es - e ee

circulación de electrones

exceso de electrones

Los portadores negativos de carga (electrones), al cerrar el interruptor se mueven desde el polo negativo hacia el polo positivo. Esta es la dirección del movimiento de los electrones. También existen portadores positivos de carga, además de los negativos. La dirección del movimiento de los portadores positivos de carga, p. ej. en un acumulador, transcurre desde el polo positivo hacia el polo negativo. Aún antes de que la física investigara la existencia de los electrones, en la dirección de la corriente se tomaba como base los portadores positivos de carga.



)

\

)

A la corriente electrónica, en un circuito se le oponen resistencias de diferente magnitud (resistencia de la conducción, resistencia de los consumidores). La magnitud de la corriente eléctrica queda pues influida por la magnitud de la resistencia y por la tensión. La corriente eléctrica se indica en amperios· (A) (símbolo de fórmula 1).

1 A = 1.000 mA 1 kA = 1.000 A

Para la medición de la corriente eléctrica se emplea un amperímetro.

interruptor

+ generador consumidor

amperímetro

El intercalado del amperímetro en el circuito se hace siempre por conexión en serie con el consumidor. La corriente eléctrica tiene diferentes formas y efectos, que se exponen en la siguiente relación tabular.

• Ampere - matemático y trsico francés 1775-1836

3.2.1. Formas de corriente

Designaci6n Clase de corriente Recurso (ejemplo)

corriente

Corriente continua J Símbolo-

tiempo Elemento Batería

La corriente continua es una corriente eléctrica,que fluye permanentemente en un mismo sentido y con una misma intensidad.

Corriente alterna Símbolo -

corriente

Generador Alternador de bicicleta

La corriente alterna es una corriente, que cambia permanentemente su direccl6n y su Intensidad.

Corriente pulsatoria Símbolo ~

corriente

tiempo

la corriente mixta es una corriente con un porcentaje de corriente continua v otro de corriente alterna



3.2.2. Efectos de la corriente

Designación Figura

Efecto térmico

Efecto magnético

-Efecto luminoso

~ \7) ('-' I-~

~ ~ ~ ~

-+

Efecto químico -:: -:....-___ -: F. :.: =--------- -=.: -- --::---

3.2.3. Peligros de la corriente eléctrica

• Aparición

Siempre (no siempre deseada) (calentamiento del conductor)

Ejemplo

Foco de radiación Calefactor Lámpara calórica

Siempre Relé (en conductores reco· Contactor rrldos por la corriente) Electroimán

Corriente en gases Filamento

Corriente en líquidos conductores

Tubo neón Tubo fluorescente -Bombilla

Proceso de carga y descarga en acumu· ladores -

Las intensidades superiores a 50 mA (0,05 A) comportan peligro de muerte para el hombre, si circulan a través del corazón.

Los cuerpos humanos y los cuerpos de los animales son conductores eléctricos. La corriente eléctrica puede provocar quemaduras y convulsiones musculares. Cuando la corriente fluye a través del corazón, se produce el llamado "titileo ventricular cardíaco" . Las consecuencias son paro cardIaco y respiratorio. En }a práctica, por tanto, hay que prestar atención a las medidas de protección existentes, para evitar acci. dentes.

Efectos de la corriente sobre el hombre

36

0,3 mA - límite de perceptibilidad 1 mA - susto

10 mA - convulsión muscular 30 mA - aturdimiento 50 mA - paro cardiaco (muerte)



3.3. Resistencia eléctrica Para llevar la energra hacia el consumidor, ha de conducirse la corriente eléctrica a través de sistemas de conductores (trayectoria de la corriente) desde el generador hacia el consumidor. Aqur aparecen 3 factores, que Influyen en la m,agnltud de la corriente eléctrica. La unidad de medida para la resistencia se Indica en ohmios· (srmbolo unitario a) (srmbolo de fórmula R).

3.3.1. Resistencia de conductores Si utilizamos otra vez la comparación con el circuito de agua, comprobamos, que a la corrlénte de agua se opone una resistencia diferente según la sección y la longitud de la tuberra. Fenómenos parecidos se pueden observar en la conducción eléctrica. Cuando más pequen a sea la sección y más largo el conductor, mayor será la resistencia.

agua electrones

e - - - ;=-=-==-=:; - - ---= =f ~-=-. -~

corriente de agua corriente electrónica

Los diferentes materiales oponen con idénticas dimensiones diferentes resistencias a la corriente eléctrica. Un conductor con una resistencia reducida conduce bien la corriente eléctrica. Este tiene una alta conductancia. De forma Inversa tiene un conductor con alta resistencia una reducida conductancia. Buenos conductores con poca resistencia son el oro, la plata, el cobre y el aluminio.

3.3.2. Resistencia del receptor . Esta resistencia depende de la potencia del consumidor respectivo. En esta resistencia, la energía eléctrica es transformada del todo (p. ej. calefactor) o sólo parcialmente (p. ej. motor) en calor.

) Algunos valores tipo para consumidores son:

)

J

p. ej. calefactores - 20+200 n bombillas - 40+6000 n

3.3.3. Resistencia del aislamiento Para aislar las conducciones se emplean materiales, que tienen una conductibilidad e·léctrica muy baja. En la práctica seria ideal una resistencia de magnitud infinita, pero ésta no se logra nunca. Buenos valores de aislamiento lo son en:

aparatos de baja tensión 500.000 n instalaciones de alta tensión - 10.000.000 n

Sustancias aislantes son: el vidrio, el betún, el aceite, la goma, el PVC, el papel endurecido, la porcelana, la baquelita, etc.

En la siguiente relación queda representada la conductibilidad eléctrica o la resistencia específica de los conductores eléctricos. La conductibilidad eléctrica queda indicada con la letra griega K (kappa), la resistencia especifica con la f (rho). La relación tabular contiene algunos materiales conductores y aislantes:

Conductibilidad y resistencia especifica

Material Conductibilidad Resistencia especifica m/n mm2 n mm2/m

Materiales Plata 60 0,016 conductores Cobre 56 0,017

Aluminio 35 0,028 Cinc 16 0,062

Materiales Hierro 7,7 0,13 resistivos Niquelina 2,5 0,14

Manganina 2,3 0,43 Constantina 2 0,5 Cromonlquel 1 1



3.4. Ley de Ohm Ahora ya se conocen los tres términos tensión, corriente y resistencia. Estas magnitudes tienen una determinada relación en el circuito eléctrico. La ley de Ohm dice, que en un circuito eléctrico aumenta la intensidad de corriente en la misma proporción que la tensión. Cuando sube la tensión o disminuye la resistencia, sube la corriente en la misma proporción; cuando baja la tensión o aumenta la resistencia, decrece la corriente correspondientemente.

Algunos ejemplos de cálculo: Una bombilla para U = 220 V, R = 500 O

buscado I (corriente) ¿Qué corriente consume la bombilla? U 220

I = R = 500 = 0,45 A

Un electro-radiador, apto para 220 V de tensión, consume una corriente de 10 A ¡Averigüe la resistencia del consumidor! U = 220 V, I = 10 A, R = ?

U 220 R = - = = 220

I 10

Una taladradora eléctrica consume una corriente de 2,73 A. La resistencia asciende a 80,8 O. ¿Para qué tensión es apta esta taladradora? U = l· R U = 2,73 x 80,8 = 220,58 V 220 V

Por lo demás puede derivarse de la ley de Ohm lo siguiente:

Ejemplo:

Con creciente resistencia R y constante tensión U baja la Intensidaa I proporcionalmente.

Tensión constante U = 220 V Resistencia R, 50 n, Rz 100 n, R3 150 n buscado I

U 220 I = - = -- = 4,4 A

R, 50

U 220 = =-- = 2,2 A

Rz 100

U 220 I = - = -- = 1,46 A

R3 150

En muchos aparatos eléctricos debe permanecer constante la intensidad de corriente al modificarse la tensión o la resistencia. Ejemplo: Para un aparato electrónico debe existir una intensidad de corriente constante de 100 mA, pese a que la tensión fluctúa entre U, = 20 V, Uz = 25 V, U3 = 28 V. Para posibilitar esto se busca la resistencia R:

U, 20 R, = - = --= 200 n

I 0,100

Uz 25 R2 =-=-= 250 n

I 0,100

U3 28 Rl = -- = --= 280 n

I 0,100

Por tanto puede derivarse de este cálculo lo siguiente:

Cuando la tension y la resistencia suben en la misma proporción, permanece constante la intensidad.



) , , )

)

I

)

)

)

)

,1

)

)

.1

3.5. Potencia eléctrica Como se ha visto en el sknil hidráulico, una bomba de agua impulsa una determinada corriente de agua a través de la tubería. Colocando en el lugar de la corriente de agua una turbina, es posible transformar la energía cinética del agua corriente en un movimiento giratorio (molino de agua). El ejemplo representa la central de energía hidráulica.

Por el agua que se precipita en el tubo quedan accionadas las palas de la turbina. La transmisión tiene lu· gar a través de un árbol, que acciona al generador. Del caudal de agua y de la presión del agua depende ahora, cuánta potencia produce la central hidráulica. Aquí tiene lugar un proceso de transformación, en el que es transformada potencia mecánica en potencia eléctrica. En la práctica se aplica a todos los aparatos eléctricos una placa de características, de la cual se despren· de entre otras la potencia, la corriente, la tensión y las clases de protección. La potencia eléctrica resulta en la corriente continua de '

potencia = tensión x intensidad La unidad para la potencia eléctrica es el watio, e'sta designación está derivada del nombre del inglés Ja· mes Watt 1735-1819. ' La potencia mecánica se ha indicado hasta ahora en C.V. (caballOS de vapor), desde 1978 se ha de indicar la potencia también de motores (automóviles) en kw según norma.

1 W = 1.000 mW 1 C.V. = 736 W 1.000 W = 1 kw 1 kW = 1,36 C.V.

3.5.1. Ejemplos de cálculo: Fórmulas para calcular la potencia:

P = U ' I P = 12 • R

Ejemplo:

U2 P = R

Un calefactor es apto para una tensión de 220 V Y consume en el servicio una corriente de 10 A. ¿Potencia total del calefactor?

P = U . I = 22.0 V ·10 A = 2.200 W = 2,2 KW

Ejemplo: Una calculadora de bolsillo está concebida para U = 3 V de tensión y consume una corriente de I = 0,00011 A. ¿A cuánto asciende la potencia absorbida por la calculadora?

P = U . I = 3 V . 0,00011 A = 0,00033 W



"6. Magnetismo Jn efecto esencial e Importante de la corriente es el efecto magnético . ..a función de relés y contactores, que a menudo encuentran aplicación en la práctica, estriba en el prlncl>io del electromagnetismo. :ste principio está influido por 3 leyes esenciales. 1) Todo conductor recorrido por la corriente crea alrededor de si un campo magnético. !) La dirección de la corriente en el conductor es determinante para la dlrecci6n de las lineas de campo. S) La intensidad de corriente en el conductor Influye en la i.ntensidad del campo magnético.

::ampos magnéticos de conductores recorridos por la corriente:

líneas de campo

la corriente fluye hacia dentro la corriente fluye hacia fuera

:n una bobina p. ej., que es recorrida por la corriente eléctrica, se forma un campo magnético. Por este :ampo magnético quedan ejecutadas otras funciones de tipo técnico de los elementos, lográndose asl lOa función conmutadora en relés, contactores, etc . ..a dirección de las líneas de campo se puede determinar con la "regla del sacacorchos". ~licando un sacacorchos de manera, que el movimiento hacia delante sea Idéntico a la dirección de la :orriente, indica su sentido de giro la dirección de las lineas de campo. ,i un conductor es recorrido por corriente alterna, se forma" asimismo un campo magnético. Sin embargo, ~ste modi.fica su magnitud y dirección. Aquf se habla de un campo magnético alterno. An corriente continua no se modifica ni la dirección ni la magnitud. ~I arrollar en espiral un hilo conductor, resulta una bobina con un determinado número de espiras. Las es>iras individuales de la bobina constituyen bucles conductores que están conectados en serie.

dirección de las líneas de campo



)

J

J

-' )

/

3.7. El condensador El condensador· consta de dos pl~cas conductoras, entre las cuales se encuentra una capa aislante, llamada "dieléctrico".

interruptor ! ." +

+~---I+

u

-+ corriente de carga

+ +

..

placas conductoras

corriente electrónica

Al cerrar el Interruptor, durante un instante fluye una corriente de carga. Ahora ambas placas están cargadas eléctricamente de modo antagónico. Como unidad para la carga eléctrica se tiene la unidad amperio-segundo (As), el símbolo unitario es el culombio (C)··.

Un condensador recibe la carga 1 C* * *, si fluye una corriente de carga de 1 amperio durante 1 seg.

a = carga I = . corriente t = tiempo

1 e = a As = 1 A . 1 s Q = I·t

Al incorporar ahora entre ambas placas de circuito una capa aislante, se disminuye la tensión entre las placas. Debido a la capa aislante.(dieléctrico*), la carga eléctrica queda situada sobre las placas del condensador.

dieléctrico

interruptor +++ ++ rn -+ ++

+~ +++ ++ + ++

• +++ corriente +++ de carga +++

U

electrones placas ..

El condensador puede acumular carga eléctrica. La carga de un condensador es tanto mayor, cuando mayor es la capacidad y cuando mayor es la tensión. La unidad de la capacidad es el amperio·segundo por voltio (AsN). Esta unidad se denomina faradio···· (símbolo unitario F).

del lat. condensare

a = carga C = capacidad U = tensión

Charles Coulomb· ingeniero francés 1736·1806 1 C corresponde a 6,242 . 1011 electrones .... : _L... _ _ I ~_ ... _ .... _ . . t· ~ . · _ _ ' .. _ , f . .... " ...............

a = C· U



El indice dieléctrico de un aislante indica, en cuánto aumenta la capacidad de un condensador, emplean· do en vez del aire un aislante como dieléctrico. La constante dieléctrica es una constante del material del dieléctrico. Para el vaclo (también aire) es:

ío (épsilon) = 0,885' 10'''*

La constante dieléctrica se calcula de la constante (ío) del vaclo,multiplicada por el Indice dieléctrico del aislante (E:r).

Eo = constante eléctrica del vaclo €or = indice dieléctrico E. = constante dieléctrica

Indice dieléctrico de algunos aislantes: Aceite de transformadores Papel endurecido Porcelana Papel de celulosa Cerámica Resina fenólica

2,2 .... 2,4 4 5 .... 6 4 10 .... 50.000 4

i La capacidad de un condensador depende del tamaño de las superficies de sus placas, de la distancia entre las placas y del indlce dlel6ctrlco (,!

C = E.r· A d

épsilon· superficie placa capacidad =

distancia entre placas

Ejemplo de cálculo: Un condensador consta de dos placas con una superficie de 300 cm2 cada una. La distancia entre las pla· cas es de 3 mm. ¿Qué capacidad tiene el condensador, si el dieléctrico asciende a

a) E. = 4 papel endurecido b) E. = porcelana?

a) C = 0.885' 4 . 300 = J..O§.2. = 354 F x 10-2 = 354 pF 0,3 • 10'" 0,3

b) C = 0,885,6, 300 = 159,3 = 531 F x 1-<P = 531 pF . 0,3 . 10'" 0.3

1 microfaradio = 1 pF = 10-' F 1 nanofaradio = 1 nF = 10-' F 1 picofaradio = 1 pF = 10-'2 F

3.7.1. El condensador en el circuito de corriente continua: Aplicando un condensador en corriente continua fluye una corriente de carga. El condensador cargado blequea la corriente continua. El tiempo de carga y de descarga será tanto mayor, cuando mayor sea la resistencia adicional y la capacidad.

posición <D + O-- interruptor resistencia

R

u e consumidor



3.1.2. Generación de tensión por electrólisis Al sumergir dos placas de distintos materiales -p. ej. placa de cinc (electrodo negativo) con placa de cobre (electrodo positivo)- en un Uquido conductor, se origina un elemento galvénico. Un Uquido conductor -como p. ej. agua salina- se llama electrolito.

cinc

cobre

déficit de electrones _~-+ 'T--+l- exceso de electrones

------ solución de salina ------------

Al sumergir las placas en el electrolito quedan los metales cargados, se origina una tensión eléctrica. Un generador de tensión de este tipo se llama "elemento galvénico"·. Como ejemplo: Baterra del coche, pila de linterna. Entre dos conductores distintos dentro de un electrólito se origina una tensión continua.

En la conexión de punto de consumo queda cerrado el circuito a través del Hquido conductor. Los electrones fluyen en el circuito externo desde el polo negativo (exceso de electrones) hacia el polo po-sitivo (déficit de electrones). . La magnitud de la tensión depende del material de los electrodos.

3.1.3. Generación de tensión por calor

Al unir en un extremo un hilo de cobre con un hilo de constantén aparece; previo calentamiento, una tensión continua. La gama de tensiones se sitúa en el campo de milivoltios (mV).

cobre +

~~: constantén -

Un generador de tensión de este tipo se llama termoelemento· o termopar. En la práctica se utilizan los termopares para mediciones de la temperatura, p. ej. en hornos industriales. Para ello es necesario, calibrar el voltímetro en °K (oC) .

• Galvani - naturalista italiano 1737-1798

• thermos (del arieoo\ = caliente

e L "



)

)

.)

J

)

I

)

Con el interruptor en la posición 1, primero se carga el condensador a través de la resistencia adicional sólo entonces se encenderá la lámpara. Con el interruptor en la posición 2, el condensador se vuelve ~ descargar a través de la resistencia adicional.

3.7.2. El condensador en el circuito de corriente alterna: Si a través de un inversor de corriente es invertida seguidamente la polaridad del condensador, estará éste instalado en corriente alterna. Las placas se cargan alternativamente de modo positivo o negativo.

~ $m

~ -+ +-

• ~

En el circuito de corriente alterna .actüa el condensador como resistencia. Para la composición del campo eléctrico necesita potencia, que la devuelve al generador de tensión durante la descomposición de dicho campo. La potencia oscilante entre el generador y el condensador es la "potencia reactiva". En el condensador ideal, sólo es absorbida la potencia reactiva. La intensidad es máxima, cuando la tensión es cero. El condensador ha de quedar pues primero cargado, antes de que exist~ una tensión en él. La intensidad es cero, cuando la tensión es máxima.

En el condensador ideal se anticipa la intensidad a la tensi6n en 90°.

41



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