La materia esta formada por átomos, el modelo elemental del átomo indica que está compuesto por protones, neutrones y electrones; los electrones tienen carga eléctrica negativa y son fijos (cercanos al núcleo) o libres (alejados del núcleo), los protones están en el núcleo y tienen carga positiva. Un átomo en estado neutro el número de electrones es igual al número de protones. Si se pierde el equilibrio se le llama ion positivo si ha perdido electrones o ion negativo si tiene exceso de electrones. Si en un cuerpo sus átomos han perdido electrones está cargado positivamente, y si sus átomos han ganado electrones está cargado negativamente.
La unidad para medir la carga eléctrica es el Coulombio:
1 Coulombio = 6.28x1018 electrones
CORRIENTE ELÉCTRICA
Si en un espacio físico o un cuerpo hay acumulación de cargas positivas en un sitio y negativas en otro se produce un movimiento de electrones de la zona negativa a la positiva, al movimiento de electrones se llama corriente eléctrica. La corriente eléctrica se indica por una flecha y la letra I sobre el elemento por el que pasa la corriente (obsérvese que la corriente es contraria al movimiento de los electrones). La corriente se mide por la cantidad de carga que pasa en la unidad de tiempo.
Su unidad es el amperio.
DC y AC
DC o CC significa corriente directa o corriente continua se aplica siempre que la corriente tenga magnitud y sentido constante en el tiempo. AC significa corriente alterna comprende el estudio y aplicación de corrientes que varían en magnitud y sentido en el tiempo.
En electricidad se trabaja con señales que varían en forma senoidal con frecuencia de 60 Hz. o 50 Hz. En electrónica se usan diferentes tipos de variación y frecuencia hasta el orden de 109 Hz.
MEDICIÓN
Para medir corriente se usa el amperímetro, este se selecciona para que tenga la capacidad de corriente suficiente y según el tipo de corriente AC o DC. Hay amperímetros de aguja o digitales. Para medición de altas corrientes se usan combinados con los transformadores de corriente. Otros instrumentos de medición de corriente son la pinza amperimétrica y el multímetro.
VOLTAJE
El voltaje o potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito es la energía que se usa para transportar cada culombio de carga entre esos dos puntos.
El voltaje DC en un circuito se indica con los signos + y - en los puntos donde existe la diferencia de voltaje y con la letra V. Al igual que con corriente también hay voltaje AC.
En un sentido más práctico podemos asociar el voltaje con la altura de un sitio.
Igual que en geografía se ha asignado un valor de referencia al que se asignó un valor de altura igual a 0, y en ese caso solo se indica un punto en la medición de altura, en un circuito se toma un punto particular al que se asigna un valor de 0 voltios y se llama tierra, masa o referencia, cualquier valor de voltaje en el que se indique un solo punto será con respecto a tierra.
Para medir voltaje se usa el voltímetro, se selecciona también según el valor y tipo de voltaje a medir. En los circuitos la actividad eléctrica se mantiene mediante las fuentes de voltaje que en el caso DC se tienen las dinamos, baterías y pilas, en laboratorio de electrónica se usan las fuentes DC y cada equipo electrónico para su funcionamiento tiene un circuito de fuente o los llamados adaptadores. En AC se tienen las centrales y plantas eléctricas y en electrónica se usan los generadores de señal y los osciladores.
VALORES IMPORTANTES EN AC
Cuando se trabaja con DC solo es necesario indicar la magnitud del voltaje o la corriente, en AC como la señal cambia su valor cada instante se tienen presentes varios valores:f frecuencia, número de veces que la señal periódica se repite en un segundo se mide en Hertz. T periodo, tiempo en el cual la señal vuelve a repetirse, es el inverso de la frecuencia.
Vp+ valor pico positivo, Vp- valor pico negativo, Vpp valor pico a pico, V(t) valor instantáneo que es función del tiempo. Vm, VDC valor medio o DC, es el promedio de la señal en el tiempo, se calcula por:
es el valor indicado por un multímetro en escala DC.
Vef, VRMS valor efectivo es el valor de un voltaje DC que produciría en una resistencia una disipación de potencia igual que la señal alterna en estudio, se calcula por:
SEÑAL SENOIDAL
Es la más aplicada en electrónica, su valor instantáneo corresponde a la proyección vertical de un vector (fasor) de magnitud igual al valor pico Vp que gira a una velocidad angular w donde
La ecuación general es:
Sus características son:
Para ilustrar, tenemos la siguiente animación:
Si para t = 0, wt tiene un valor f diferente de cero, se le llama el ángulo de fase y la señal tiene una ecuación:
En muchos casos la señal senoidal tiene un valor DC diferente de cero entonces se considera la suma de un valor DC y una señal senoidal
POTENCIA
La potencia de un elemento eléctrico corresponde al producto del voltaje por la corriente:
En circuitos DC se aplica directamente, se tiene en cuenta que si la corriente entra por el polo positivo de voltaje y sale por el negativo el elemento esta recibiendo energía de las cargas eléctricas y se dice que está en situación pasiva, si la corriente entra por - y sale por + el elemento entrega energía a las cargas y esta en situación activa.
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