Electricidad Basica 243c2y

Seminario de Electricidad Básica

PRESENTADO POR

Rafael Ruiz Portillo Departamento de Ingenieria [email protected]

2007

Seminario de Electricidad Básica ! Bienvenidos a

¿Qué es la Electricidad? ! Es una forma de energía natural que puede ser producida artificialmente y que se caracteriza por su poder de transformación; ya que se puede convertir en Luz, Calor, Sonido, Movimiento, etc.

Electricidad ! Los cuerpos están formados por muchas partes, pero la parte más pequeña de ellos se llama átomo. ! El átomo está compuesto por dos tipos de carga: ! Carga eléctrica positiva (+), llamada protones. ! Carga eléctrica negativa (-), llamada electrones.

Teoría de flujo eléctrico ! La electricidad es como un fluido invisible; un cuerpo que tenga más de lo normal se dice que tiene una carga positiva; por el contrario si tiene menos de lo normal se dice que tiene una carga negativa.

El electrón ! La electricidad se origina por el movimiento de los electrones de algún material conductor.

Flujo de Electrones ! En un tramo de alambre de cobre, las únicas cargas que se mueven son los electrones libres. Bajo la influencia de un campo eléctrico estos electrones fluyen desde el terminal negativo de una batería hacia el terminal positivo.

ELECTRONES LIBRES

La tensión eléctrica ! Es la diferencia de potencial entre dos puntos, y se mide en VOLTIOS (V). Al igual que se necesita una presión para que circule agua por una tubería, se necesita tensión (fuerza) para que circule la corriente eléctrica por un conductor.

La corriente eléctrica ! Es la intensidad o cantidad de corriente eléctrica que circula por un conductor y se mide en AMPERIOS (A). En otros términos la corriente se define como flujo de electrones.

Corriente Alterna ! Abreviada CA, fluye en una dirección y luego en dirección opuesta. ! Su polaridad cambia de forma cíclica en el circuito. ! Las veces (ciclos) o “frecuencia” en que cambia por segundo se mide en HERTZ (Hz).

Corriente Directa

! También se le llama Corriente Continua

Corriente DC

Voltaje constante Voltaje

! Abreviado como CD, es el flujo de corriente en una sola dirección; es decir, se mantiene como un impulso constante (del polo positivo al negativo).

Tiempo

Corriente Directa ! La CD típicamente la encontramos en las pilas y baterías. ! También la podemos obtener procesando la CA, a esto se le conoce como rectificación

La potencia eléctrica ! Es el trabajo hecho por una corriente eléctrica, y su unidad de medida es el WATT. ! Este trabajo se traduce también en el consumo de un aparato eléctrico. ! Se obtiene de multiplicar VOLTIOS por AMPERES

Resistencia ! Es la oposición al flujo de electrones libres, limitando o controlando el flujo de corriente. ! Su unidad de medida es el Ohm y abreviada ! o R, las resistencias son utilizadas en la mayoría de los circuitos eléctricos

Resistencia ! Todos los conductores presentan algo de resistencia. ! Una lámpara, un motor, un calefactor eléctrico también presentan resistencia, mucho mayor que un conductor

Partes de un circuito ! Alambre conductor ! Interruptor ! La carga ! Alambre de retorno

El Conductor ! Es un material que permite el flujo de electrones libres. Los alambres son el mejor ejemplo de conductor de corriente. Estos tienen átomos inestables que permiten el flujo de un punto a otro. Muchos metales son buenos conductores como la plata, cobre, aluminio, hierro, etc.

El alambre conductor ! Es el conductor utilizado para suministrar la energía en un circuito. ! Si es un circuito CA, se le denomina caliente o vivo. ! Si es un circuito CD, se le denomina conductor positivo. Este conductor no debe nunca conectarse al otro terminal de la fuente, ya que puede causar un corto circuito.

Alambre de retorno ! Es el conductor que cierra el circuito de la carga con la fuente de voltaje. Si es un circuito de voltaje CA se le llama neutro y es un conductor aterrizado en el cual no hay voltaje. ! Si es un circuito de voltaje CD simplemente es un alambre de tierra ya que cierra el circuito de la carga conectándose al terminal negativo de la fuente.

Conductor a tierra ! Es sin duda el conductor más importante que debe existir en una instalación eléctrica. Su función principal es la seguridad. Si existe algún problema en el circuito con la corriente que circula en un aparato, dicha corriente será dirigida hacia tierra por este conductor evitando que el sufra un shock eléctrico.

El tamaño de un conductor ! El diámetro de un conductor es generalmente dado en milésimas de pulgada. Para efectos prácticos los calibres de los conductores son expresados en AWG (American Wire Gauge). Mientras más grande es el número más pequeño es el calibre del conductor

Los aislantes ! Son aquellos que no permiten la transmisión de las cargas eléctricas. Los átomos de los aislantes son muy estables y no permiten el movimiento de electrones fácilmente. ! El aislamiento en los alambres esta diseñado para impedir el flujo eléctrico. Un ejemplo de aislante puede ser el aire, vidrio, plástico, hule, y porcelana.

Fusibles ! Es utilizado para proteger un circuito de daños por exceso de corriente. ! Cualquier problema hará que la corriente aumente, haciendo que el elemento del fusible se queme, y por consiguiente interrumpiendo el flujo de corriente en el circuito.

Simbología

El interruptor ! Este dispositivo es utilizado para conectar o desconectar la fuente de energía en un circuito

Simbología

La carga ! La carga del circuito puede ser una lámpara, un toma corriente, un radio, un televisor o hasta una computadora. Es el dispositivo que se quiere alimentar con corriente, ya sea para crear luz, movimiento, sonido, etc.

PREGUNTAS?

Electricidad estática ! La palabra estático significa en reposo ! Existen muchas maneras de generar electricidad estática: Al caminar sobre una alfombra, al frotar el pelaje de un gato. ! A veces se puede producir una descarga de chispas al tocar a otra persona

Electricidad estática ! El mas típico caso de electricidad estática son los rayos en una tormenta eléctrica. ! Los rayos se originan al chocar nubes cargadas de electricidad estática

Electricidad estática ! Cuando contienen poca electricidad se originan los relámpagos, que es un resplandor momentáneo.

Electricidad estática ! Si la carga es muy fuerte se producen los rayos, que son fuertes descargas eléctricas. ! En una tormenta se ve la luz primero y luego se escucha el trueno, esto se debe a que la luz es mas veloz que el sonido

Electricidad estática ! En la naturaleza, los materiales pueden tener mas o menos carga eléctrica, cuando estas pasan de un cuerpo a otro se pueden observar fenómenos eléctricos naturales.

Electricidad estática: Ley de las cargas ! Las cargas del mismo signo se repelen entre si. ! Las cargas de distinto signo se atraen entre si.

PREGUNTAS?

Fuentes de Electricidad ! Electricidad por magnetismo

Fuentes de Electricidad ! Electricidad por Química ! Las baterías; con frecuencia a las pilas simples se les llama baterías.

Pilas Símbolos

! Por definición estricta una batería consiste en dos o mas celdas conectadas entre si y que se encierran en un contenedor

Baterías

Pilas y baterías ! Las pilas y baterías están compuestas por dos materiales diferentes: Cobre y Zinc o Carbón y Zinc. ! Estos metales se encuentran dentro de una solución de agua con un ácido o con sal, llamada electrolito, que puede ser líquido o sólido.

Fuentes de Electricidad ! Cada celda proporciona entre 1 y 2 Voltios. ! Las baterías del tipo automotriz pueden variar la cantidad de celdas de acuerdo a su potencia. ! La batería KNB15 tiene 6 pilas en serie de 1.2 Voltios cada una.

Pilas y baterías ! Al unir los dos extremos, uno positivo y el otro negativo, llamados polos en la pila o bornes en las baterías, con un cable conductor, se genera una corriente eléctrica por el proceso electroquímico.

Fuentes de electricidad ! Electricidad por calor: El termopar

PREGUNTAS?

Magnetismo ! El magnetismo puede ser considerado como una rama de la física que se encarga del estudio de los imanes, fenómenos entre imanes, dispositivos y leyes que le gobiernan

Imanes naturales ! Los minerales de oxido de hierro poseen la cualidad de atraer limaduras de hierro, acero, etc., A esta cualidad de atracción se le conoce con el nombre de Magnetismo y al material se le denomina piedra Imán

piedra Imán

Polos en los imanes ! Existen tres partes fundamentales en los imanes. ! El polo Norte ! El polo Sur ! La línea Neutra

Leyes fundamentales entre Imanes ! 1.- Polos del mismo signo se repelen

! 2 .- Polos del signo contrario se atraen

Los polos del Imán ! Los polos en los imanes no se pueden separar, si un imán se divide en dos partes, se obtienen 2 imanes con sus dos polos, aun cuando se separen en múltiples partes siguen conservando sus dos polos

Campo magnético ! El campo o espectro magnético es la zona hasta donde hace sentir sus efectos de atracción o repulsión un Imán

Imanes artificiales ! La cualidad de un imán natural puede ser transmitida a otros cuerpos. Por ejemplo si se frota una barra de acero por un imán natural, adquiere también cualidades magnéticas, convirtiéndose en un imán del tipo artificial

Cuerpos magnéticos ! Son aquellos que son atraídos por un imán, ejemplo el acero cuando se encuentra bajo la influencia de un campo magnético se convierte en imán de polaridad opuesta a la del imán que le dio origen.

Cuerpos no magnéticos ! Son aquellos objetos que no son afectados ni sienten atracción por un imán.

Electroimán ! Existen imanes artificiales como el electroimán. ! Toda corriente eléctrica produce un campo magnético llamado electromagnetismo. ! La imantación desaparece cuando se interrumpe la corriente.

Electroimán ! La posición de los polos de un electroimán depende del sentido de la corriente. ! Al cambiar la posición de los polos de la pila también se modifican las posiciones de los polos del imán

Electroimán ! Una aplicación típica de los electroimanes la encontramos en los sistemas de control de y sistemas de emergencia

PREGUNTAS?

Magnetismo ! Un ejemplo típico de la aplicación de los campos magnéticos son los transformadores

Transformadores ! Un transformador es un dispositivo que se utiliza para trasferir energía de un circuito a otro. ! Básicamente consiste en dos o mas bobinas de alambre en torno a un núcleo

Transformadores ! Dependiendo del tipo, el núcleo de los transformadores puede ser de: ! Hierro ! Ferrita ! Aire Simbología

Transformadores ! Dependiendo de la relación de vueltas del primario y del secundario, los transformadores pueden disminuir o aumentar la energía que se les aplica

Transformadores ! Una de las aplicaciones mas usuales de los transformadores con núcleo de hierro son las fuentes de alimentación y los cargadores de baterías

Fuentes y Cargadores ! Las fuentes de poder y los cargadores de baterías transforman la CA de alto voltaje (110V.) en CD (12 V. típicamente)

Transformadores ! Cargadores en equipos de radio comunicación pueden ser para carga rápida o lenta.

Transformadores ! Imprescindibles en los equipos de telefonía móvil

Transformadores ! Alimentación en equipos de alarma, control de y detectores de incendios

Transformadores ! Dependiendo de la aplicación algunos transformadores del tipo sellado pueden ser para CA o CD por lo que se debe tener precaución en su instalación

Transformadores ! La potencia en estos dispositivos puede indicarse en: ! Amperes (A), ! Watts (W) ! VoltAmperes (VA)

PREGUNTAS?

Circuito en serie ! Tiene sólo un camino de recorrido para la corriente. ! Toda la corriente pasa por todos y cada uno de los componentes y es la misma en todo el circuito

9 Volts .6A

Focos de 3 volts

9 Volts .6A

Circuito en paralelo ! Este circuito tiene más de un camino para que la corriente circule.

9 Volts

.6A

Focos de 9 Volts

! El voltaje es el mismo en todos los elementos del circuito

9 Volts

.6A

Circuito en serie ! El voltaje total es igual a la suma de todas las cargas. ! La corriente es la misma en todo el circuito.

Circuito en paralelo ! El voltaje es igual en todas las cargas ! La corriente total es la suma de las corrientes divididas en cada carga

Circuito serie paralelo ! En esta configuración se tiene la combinación de circuito serie y circuito paralelo.

PREGUNTAS?

Ley de ohm ! La ley de ohm es una simple fórmula usada para expresar la relación entre voltaje, corriente y resistencia. ! Aunque no se necesite hacer cálculos cuando se está trabajando en un circuito eléctrico, se hace necesario comprender esta fórmula al momento de diagnosticar algunos problemas en dichos circuitos.

Ley de Ohm ! La corriente de un circuito es igual a la tensión aplicada, dividida por la resistencia. ! I= Intensidad de la corriente Amperes ! V= Fuerza electromotriz Voltios ! R= Resistencia Ohms

Ley de Ohm ! Formulas para despejar la Ley de Ohm ! V= IxR ! I= V/R ! R= V/I

Ley de Ohm ! En todo circuito eléctrico existe: ! VOLTAJE (V) ! CORRIENTE (A) ! RESISTENCIA (R)(!)

Ley de Ohm ! Encontrar cual es la corriente en este circuito

Ley de Ohm ! Encontrar el voltaje en este circuito

Ley de Ohm ! Encontrar cual es la resistencia en este circuito

Ley de Ohm ! Asociación de Resistencias: ! Resistencias en serie: ! Resistencia total Rt= R1+R2+R3

Ley de Ohm ! Asociación de Resistencias: ! Resistencias en Paralelo: ! Resistencia Total: Rt= R1 x R2 R1 + R2

Ley de Ohm CIRCUITO SERIE

R1 100 Ohms

R2 400 Ohms

R3 1000 Ohms

Ley de Ohm CIRCUITO PARALELO

R1 30 Ohms

R2 30 Ohms

Ley de Ohm Resistencias en Paralelo R1 30 Ohms

R3 30 Ohms

R2 30 Ohms

Ley de Ohm Resistencias en Paralelo R1 30 Ohms

R3 30 Ohms

R2 30 Ohms

R3 30 Ohms

Ley de Ohm CIRCUITO SERIE-PARALELO

R1 40 Ohms

R2 30 Ohms

R3 30 Ohms

Ley de Ohm CIRCUITO SERIE-PARALELO R1=7 Ohms

R4=20 Ohms

E=30 Voltios

R2=5 Ohms R5=10 Ohms

R3=10 Ohms

Ley de Ohm ! Midiendo la caída de tensión en un circuito.

Ley de Ohm ! Midiendo la caída de tensión en un circuito.

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Ley de Ohm y la potencia Formulas para buscar potencia ! P= I x V ! P= I2 x R ! P= V2/R

PREGUNTAS ?

GRACIAS POR SU PARTICIPACION

Rafael Ruiz Portillo Departamento de Ingenieria [email protected]