11 noviembre 2008
15 octubre 2008
REGISTRO DE LECTURA de circuitos en cacada
REGISTRO DE LECTURA
1.)
circuitos en cascada
1.)
circuitos en cascada
Consiste en la supresión de señales contrarias por medio de válvulas de dos posiciones estables.
Diagrama funcional
Es el conjunto de representaciones graficas de movimientos y de mando.
Métodos a seguir
Son los procesos lógicos en el desarrollo de un circuito en cascada con dos grupos.
Circuitos en cascada con tres grupos
Es el proceso que se debe seguir cuando el circuito en cascada tiene tres grupos.
Circuito en cascada con movimiento simultáneo de varios cilindros
Es una serie de condiciones que se deben tener en cuenta al crear o encontrarse con un circuito en cascada, con varios cilindros en simultaneidad.
Circuito en cascada con cilindros simple efecto
Las condiciones de un circuito en cascada con cilindros de simple efecto son muy similares a los anteriores. Solo cambian unas pequeñas condiciones.
Diagrama funcional
Es el conjunto de representaciones graficas de movimientos y de mando.
Métodos a seguir
Son los procesos lógicos en el desarrollo de un circuito en cascada con dos grupos.
Circuitos en cascada con tres grupos
Es el proceso que se debe seguir cuando el circuito en cascada tiene tres grupos.
Circuito en cascada con movimiento simultáneo de varios cilindros
Es una serie de condiciones que se deben tener en cuenta al crear o encontrarse con un circuito en cascada, con varios cilindros en simultaneidad.
Circuito en cascada con cilindros simple efecto
Las condiciones de un circuito en cascada con cilindros de simple efecto son muy similares a los anteriores. Solo cambian unas pequeñas condiciones.
2.)
¿Cuál es la aplicación del Diagrama funcional?
Es observar el estado de los cilindros en cada fase para detallar detenidamente, el ciclo, sus posiciones en un determinado tiempo,… etc. Para tener así un concepto más claro y efectuar las ecuaciones correspondientes.
¿Cuáles son las condiciones para un circuito en cascada con dos partes, o dos grupos?
A y B posiciones do los cilindros
— A + y B + = Grupo 1 (primera parte).
— B - y A - = Grupo 2 (segunda parte).
Para la confección de los grupos debemos tener en cuenta:
— En un mismo grupo no puede repetirse la misma letra.
— Si en el último grupo nos encontramos con una o más letras que no están en el primero, pasarían a éste delante de la primera letra de la secuencia.
¿Qué se debe tener en cuenta en un circuito en cascada con movimiento simultáneo de varios cilindros?
1. Todos los movimientos simultáneos recibirán las órdenes al mismo tiempo.
2. Las letras que en la secuencia representen estos movimientos corresponderán al mismo grupo.
3. La siguiente orden la dará el grupo correspondiente a través de todos los finales de carrera que son accionados con estos movimientos con el final de carrera que sea accionado por el cilindro que más tarde en realizar su carrera. En caso de utilizar todos los finales de carrera no se puede dar la orden siguiente si previamente no han terminado su carrera todos los cilindros implicados.
3.)
Idea principal del texto; “circuitos en cascada”.
“El método se caracteriza por la supresión de señales por medio de válvulas de dos posiciones estables; esto permite que tengan presión de entrada los finales de carrera que deben dar señales de mando y no los que tienen realizar señales opuestas”.
4.)
El tema se relaciona a los procesos industriales en los que las señales de algunos cilindros no deben intervenir, ni alterar los movimientos de otros cilindros.
5.)
En síntesis los circuitos en cascada son muy útiles e importantes para la industria ya que mejoran manejo de señales, ecuaciones de movimiento y estado.
08 octubre 2008
seleccion de calzado
los sensores son dispositivos que se accionan madiante la presencia de un objeto por lo cual en este sistema el sensor de presencia como el de altura seran representados por medio de pulsadores
04 septiembre 2008
practica con osciloscopio
En el taller realizado con un transformador cual tiene la segunda
Bobina partida para contar con diferentes tipos de voltajes la cual depende del número de espiras que contenga ese segmento.
A partir de los datos obtenidos con nuestro osciloscopio, que nos da valores
Máximos, y el multímetro el cual arroja valores RMS
DATOS:
Valores del trafo a 110v
Vrms Vmax
1er salida del trafo 0v 0v
2da salida “ “ 5v 7.07v
3ra “ “ “ 12v 17v
4ta “ “ “ 15v 21.21v
5ta “ “ “ 18v 25.45v
6ta “ “ “ 24v 34.94v
Valores prácticos
Voltaje del toma inducido al trafo: 121.5v
Voltaje de máximo salida del trafo: 28.02v
Relación de transformación: v1/v2: 121.5v/28.02v
Frecuencia de entrada: 60Hz
Frecuencia de salida: 60Hz
Vrms Vmax
1er salida del trafo 0v 0v
2da salida “ “ 6.02v 8.5v
3ra “ “ “ 14.02v 19.08v
4ta “ “ “ 18v 25.4v
5ta “ “ “ 21.05v 29.7v
6ta “ “ “ 28.05v 39.6v
Frecuencia de salida: 58.82Hz
Vmax
1er salida del trafo 0v
2da salida “ “ 8v
3ra “ “ “ 19v
4ta “ “ “ 24v
5ta “ “ “ 28v
6ta “ “ “ 39v
Vin/Vout = N1/N2 » N1/N2= a » a=4.33
INTEGRANTES:
- Johen Alexander Manrique Gutierrez
- Cesar Peña
- Jeferson Narvaez
- Ricardo Varona Martinez
08 agosto 2008
DESCRIPCION DE DIAGRAMA UNIFILAR DE MOTORES Y CONTACTOR
en la grafica de diagrama unifilar de motores aparecen los diferentes elementos que conforman el circuito alimentador. Describa los elementos que lo integran y su funcionamiento.
PROTECCIÓN DEL ALIMENTADOR
La protección del alimentador se puede hacer por medio de fusibles, breckesr, interruptores automáticos (termo magnético o electromagnético) u otro tipo de interruptores pero se debe calcular según sea la corriente.
FORMAS DE DESCONEXION:
Este medio puede estar compuesto por un seccionador ya que permite controlar la alimentación al circuito.
PROTECCION DEL CIRCUITO DERIVADO:
PROTECCIÓN DEL ALIMENTADOR
La protección del alimentador se puede hacer por medio de fusibles, breckesr, interruptores automáticos (termo magnético o electromagnético) u otro tipo de interruptores pero se debe calcular según sea la corriente.
FORMAS DE DESCONEXION:
Este medio puede estar compuesto por un seccionador ya que permite controlar la alimentación al circuito.
PROTECCION DEL CIRCUITO DERIVADO:
la protección puede hacerce, en los casos más simples por medio de fusibles, o por medio de interruptores automáticos. Ésta protección tiene como objetivo proteger a los conductores del circuito derivado contra corto circuito y debe tener una capacidad tal que permita el arranque del motor sin que se desconecte el circuito.
BLOQUEO TERMICO
TERMICO: En algunos motores el térmico viene incluido al motor; esto funciona de manera que previene que el motor se sobrecargue de corriente, es decir que en caso de que allá una sobrecarga el fusible térmico se queme previniendo así daños mas graves al motor.
CONDUCTORES DEL CIRCUITO:
Conductores son todos aquellos materiales o elementos que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en movimiento, en este caso permite el flujo por todo el circuito para que se pueda realizar un trabajo, el cual es el de encender y controlar un motor.
CONTROLADOR:
Start-stop; me permite apagar o encender el motor.
CICUITO DE MANDO:
El circuito de mando en este caso seria un contactor.
EL CONTACTOR.
DEFINICIÓN Y GENERALIDADES.
Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.
Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc.. Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.
característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del contador.
Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.
Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc.. Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.
característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del contador.
FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR.
Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. Con este movimiento todos los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian inmediatamente y de forma solidaria de estado.
Existen dos consideraciones que debemos tener en cuenta en cuanto a las características de los contactores:
· Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente de la tensión, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro que sus contactos se suelden.
· Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara apagachispas. La corriente es más débil en cuanto más grande es la tensión.
Para que los contactos vuelvan a su posición anterior es necesario desenergizar la bobina. Durante esta desenergización o desconexión de la bobina (carga inductiva) se producen sobre-tensiones de alta frecuencia, que pueden producir interferencias en los aparatos electrónicos.
Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. Con este movimiento todos los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian inmediatamente y de forma solidaria de estado.
Existen dos consideraciones que debemos tener en cuenta en cuanto a las características de los contactores:
· Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente de la tensión, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro que sus contactos se suelden.
· Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara apagachispas. La corriente es más débil en cuanto más grande es la tensión.
Para que los contactos vuelvan a su posición anterior es necesario desenergizar la bobina. Durante esta desenergización o desconexión de la bobina (carga inductiva) se producen sobre-tensiones de alta frecuencia, que pueden producir interferencias en los aparatos electrónicos.
INSTALACIONES
SUICHE SENCILLO
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro para un sistema monofasico de 2 hilos, se necesitara cinta aislante y por supuesto el interruptor
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, la corriente del sistema en donde estemos trabajando.
Herramientas: están las pinzas, destornilladores (segun sea la cabeza del tornillo), pelacables.
Parainstalar debemos cortar la corriente electrica del circuito, después sacamos un conductor de la linea que viene directamente de la caja de breaker, una línea que debe ser negro (fase), que va directamente al suiche, luego del otro terminal del suiche lo conectamos a un terminal plafon y de la segunda terminal del plafon conectamos una línea que llegue el neutro (blanco).
SUICHES DOBLES:
Materiales: se utilizan cuatro conductores o cables 2 de color negro que será la fase y otros 2 blancos que será los neutros, se necesitara cinta aislante y por s u puesto el interruptor doble, se tendrá en cuenta los cables de de donde se preencenderán los conductores de los interruptores o sea las líneas la fase y el neutro. Esto se deberá realizar con el circuito desconectedo del sistema.
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: Es similar a la conecion del suiche sencillo, sólo que, de una fase salen dos líneas, es decir la línea de la fase tiene que ir conectado a los dos terminales primarios del suiche, luego de los terminales secundarios del mismo salen dos líneas una para cada terminal primario de los plafones y de los secundarios del mismo se conectan al neutro.
SUCHES MULTIPLE:
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitará cinta aislante y el interruptor.
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Instalacion: Este es similar a las dos primeras instalaciones solo que en este pueden salir varias lineas para varias bombillas.
SUICHES CONMUTABLES:
Se utilizaran las mismas herramientas, equipos y materiales.InstalaciónSe sacara un conductor de la fase que viene de la caja de breaker este ira conectado a la terminal del centro o 2° del toma corriente, luego se conectaran otros dos conductores de los demás terminales 1° y 3° a los otros terminales de igual nomenclatura del otro suiche y de este se saca del 2° terminal al terminal 1° del plafón y del segundo terminal ira a el neutro.
NOTA:
LOS SUICHES DEBEN SER COLOCADOS A 1METRO Y 20 CM DE ALTURA Y CON 20CM DESPUES DE LA MARGEN DEL MARCO DE LA PUERTA
TOMAS CORRIENTES DOBLE:
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitara cinta aislante y por supuesto un toma doble.
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: Se utilizaran 2 conductores q vendran cada uno de las lineas de tension monofasica de 110V, las sus fases se identificaran de los siguites colores: negro la fase y blanco el neutro.Cada conductor va conentada a cada terminal de toma corriente.
TOMA CORRIENTE TRIFILAR TIPO INDUSTRIAL:
Materiales: se utilizan tres conductores o cables uno de color negro, los otros de azul y rojo, se necesitara cinta aislante y un toma doble.
Equipos: Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: primero que todo debemos des-energizar el sistema. En su conexión se necesitaran tres líneas que vendrán de un contador TRIFASICO y pasaran a la caja de breaker, de cada una de las líneas de tres breaker cada uno será una fase distinta se empalman tres conductores dirigidos a los terminales del toma corriente.los conductores deberán de ser de color negro, azul y rojo para un voltaje de 240v.
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro para un sistema monofasico de 2 hilos, se necesitara cinta aislante y por supuesto el interruptor
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, la corriente del sistema en donde estemos trabajando. Herramientas: están las pinzas, destornilladores (segun sea la cabeza del tornillo), pelacables.
Parainstalar debemos cortar la corriente electrica del circuito, después sacamos un conductor de la linea que viene directamente de la caja de breaker, una línea que debe ser negro (fase), que va directamente al suiche, luego del otro terminal del suiche lo conectamos a un terminal plafon y de la segunda terminal del plafon conectamos una línea que llegue el neutro (blanco).
SUICHES DOBLES:
Materiales: se utilizan cuatro conductores o cables 2 de color negro que será la fase y otros 2 blancos que será los neutros, se necesitara cinta aislante y por s u puesto el interruptor doble, se tendrá en cuenta los cables de de donde se preencenderán los conductores de los interruptores o sea las líneas la fase y el neutro. Esto se deberá realizar con el circuito desconectedo del sistema.
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: Es similar a la conecion del suiche sencillo, sólo que, de una fase salen dos líneas, es decir la línea de la fase tiene que ir conectado a los dos terminales primarios del suiche, luego de los terminales secundarios del mismo salen dos líneas una para cada terminal primario de los plafones y de los secundarios del mismo se conectan al neutro.
SUCHES MULTIPLE:
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitará cinta aislante y el interruptor.Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Instalacion: Este es similar a las dos primeras instalaciones solo que en este pueden salir varias lineas para varias bombillas.
SUICHES CONMUTABLES:
Se utilizaran las mismas herramientas, equipos y materiales.InstalaciónSe sacara un conductor de la fase que viene de la caja de breaker este ira conectado a la terminal del centro o 2° del toma corriente, luego se conectaran otros dos conductores de los demás terminales 1° y 3° a los otros terminales de igual nomenclatura del otro suiche y de este se saca del 2° terminal al terminal 1° del plafón y del segundo terminal ira a el neutro.
NOTA:
LOS SUICHES DEBEN SER COLOCADOS A 1METRO Y 20 CM DE ALTURA Y CON 20CM DESPUES DE LA MARGEN DEL MARCO DE LA PUERTA
TOMAS CORRIENTES DOBLE:
Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitara cinta aislante y por supuesto un toma doble.
Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto.
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: Se utilizaran 2 conductores q vendran cada uno de las lineas de tension monofasica de 110V, las sus fases se identificaran de los siguites colores: negro la fase y blanco el neutro.Cada conductor va conentada a cada terminal de toma corriente.
TOMA CORRIENTE TRIFILAR TIPO INDUSTRIAL:
Materiales: se utilizan tres conductores o cables uno de color negro, los otros de azul y rojo, se necesitara cinta aislante y un toma doble.
Equipos: Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuto
Herramientas: pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables.
Instalacion: primero que todo debemos des-energizar el sistema. En su conexión se necesitaran tres líneas que vendrán de un contador TRIFASICO y pasaran a la caja de breaker, de cada una de las líneas de tres breaker cada uno será una fase distinta se empalman tres conductores dirigidos a los terminales del toma corriente.los conductores deberán de ser de color negro, azul y rojo para un voltaje de 240v.
07 julio 2008
MAGNITUDES ELECTRICAS
Determine las unidades de medición de las magnitudes eléctricas con base al reglamento técnico de instalaciones eléctricas RETIE e instrumentos de medición y su forma de conexión, acordes a esas magnitudes.
R//
ADMITANCIA:
En ingeniería eléctrica, la admitancia de un circuito es la facilidad que este ofrece al paso de la corriente. De acuerdo con su definición, la admitancia es la inversa de la impedancia, :
En el SI, la unidad de la admitancia es el Siemens, también llamada mho, proveniente de la unidad de resistencia, ohm, a la inversa.
Mide la capacidad de un elemento o rama en un circuito paralelo de permitir el paso de la corriente alterna.
CAPACITANCIA:
La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:
donde
R//
ADMITANCIA:
En ingeniería eléctrica, la admitancia de un circuito es la facilidad que este ofrece al paso de la corriente. De acuerdo con su definición, la admitancia es la inversa de la impedancia, :
En el SI, la unidad de la admitancia es el Siemens, también llamada mho, proveniente de la unidad de resistencia, ohm, a la inversa.
Mide la capacidad de un elemento o rama en un circuito paralelo de permitir el paso de la corriente alterna.
CAPACITANCIA:
La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:
donde
· C es la capacidad, medida en faradios;
· Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
· V es la diferencia de potencial, medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que sólo depende de la forma del capacitor considerado.
CARGA ELECTRICA:
En física, carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro interacciones fundamentales, la Interacción electromagnética.
CONDUCTANCIA:
Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:
En física, carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro interacciones fundamentales, la Interacción electromagnética.
CONDUCTANCIA:
Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:
donde:
G= Conductancia en Siemens
R = Resistencia en Ohmios
La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.
conductividad:
La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro).
No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia: .
CORRIENTE ELECTRICA:
La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones por el interior de un conductor.
Un material conductor posee una gran cantidad de electrones libres, por lo que permite el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo en concreto.
Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico externo, se mueven a través del material de forma aleatoria debido a la energía térmica. En el caso de que no tengan aplicado ningún campo eléctrico cumplen con la regla de que la suma de estos movimientos aleatorios dentro del material es igual a cero. Esto es, dado un plano imaginario trazado a través del material, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido y restamos las que lo atraviesan en sentido contrario, estas cantidades se anularían.
Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos (absorbidos) por el terminal positivo y repelidos (inyectados) por el negativo). Por tanto, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
La corriente I en amperios puede ser calculada con la siguiente ecuación:
Donde:
Q = carga en culombios.
t = tiempo en segundos.
DENSIDAD DE CORRIENTE:
densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como :
§ I es la corriente eléctrica en amperios A
§ es la densidad de corriente en A.m-2
§ S es la superficie de estudio en m²
DENSIDAD DE FLUJO ELECTRICO:
En electromagnetismo el desplazamiento eléctrico es un campo vectorial = D(r,t), en función de la posición en el espacio = r y del tiempo t, o también = D(r,ω) en función de la posición en el espacio = r y la frecuencia ω, que aparece en las ecuaciones de Maxwell. Es una generalización del campo eléctrico en presencia de un dieléctrico. A veces también se denomina como campo de desplazamiento eléctrico o densidad de flujo eléctrico.
En la mayor parte de los materiales puede ser calculado como
donde es la permitividad eléctrica del material, que en un medio lineal, no isotrópico es un tensor de segundo orden (una matriz).
El Sistema Internacional de Unidades ' se mide en culombios por metro cuadrado, es decir C/m2 o también C.m-2.
DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO:
La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Está dado por:
donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).
o bien
donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la "equivalente" a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso más importante en electromagnetismo que el propio campo magnetico H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.
ENERGIA ACTIVA:
• Energía activa: es la energía útil, ya que se transforma íntegramente en trabajo o en calor, y se mide en kWh.
ENERGIA REACTIVA:
• Energía reactiva: aparece cuando existe un traspaso de energía activa entre fuente y carga. Generalmente está asociada a campos magnéticos internos de motores y transformadores, y se mide en kVArh.
FACTOR DE POTENCIA:
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:
El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.
CALCULO DEL FACTOR DE POTENCIA:
Algunas instalaciones cuentan a la entrada con dos contadores, uno de energía reactiva (KVArh) y otro de energía activa (KWh). Con la lectura de ambos contadores podemos obetener el factor de potencia medio de la instalación, aplicando la siguiente fórmula:
FRECUENCIA:
Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.
Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos (períodos) por segundo, 4 Hz son cuatro sucesos (períodos) por segundo, 5 Hz son cinco sucesos (períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente que casi siempre hay una relación en el número de Hertz con las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como ciclo por segundo (cps) y aún se sigue también utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo (rad/s). Las pulsaciones del corazón o el tempo musical se mide como golpes por minuto (bpm, del inglés beats per minute).
Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:
donde T es el periodo de la señal.
FRECUENCIA ANGULAR:
La pulsación, (también llamada velocidad angular o frecuencia angular), se refiere a la frecuencia del movimiento circular expresada en proporción del cambio de ángulo, y se define como veces la frecuencia.
Su unidad de medida es [ radianes / segundo ], y formalmente, se define con la letra omega minúscula: y, a veces, mayúscula: , a través de la fórmula:
Donde la frecuencia es el número de oscilaciones o vueltas por segundo que se realizan.
Se utiliza la pulsación en electricidad, electrónica, movimiento circular, movimiento ondulatorio, oscilaciones, osciladores, ondas, etc.
Su utilización permite abreviar expresiones como
.
ILUMINANCIA:
En Fotometría, la iluminancia ( ) es la cantidad de flujo luminoso emitido por una fuente de luz que incide, atraviesa o emerge de una superficie por unidad de área. Su unidad de medida en el SI es el Lux: 1 Lux = 1 Lumen/m².
En general, la iluminancia se define según la siguiente expresión:
donde:
§ EV es la iluminancia, medida en luxes.
§ F es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.
La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradiancia sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la iluminancia, representa la irradiancia espectral y V(λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superificie por unidad de área también se le denomina emitancia luminosa ( ).
INDUCTANCIA:
En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:
El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.
Desgraciadamente, esta definición es de poca utilidad porque no sabemos medir el flujo abrazado por un conductor. Lo único que sabemos medir son las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que sabemos medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo.
La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas.
De acuerdo con el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).
El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Así, para un solenoide, la inductancia, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:
Donde μ es la permeabilidad absoluta del núcleo, N es el número de espiras, A es el área de la sección transversal del bobinado y l la longitud de las líneas de flujo.
Intensidad del Campo Eléctrico
Donde Q es la carga puntual que genera el campo eléctrico r, la distancia entre la carga que genera el campoy el punto (P)donde se quiere terminar la intensidad del campo. Si se supone que la prueba colocada en (P), se experimentara una fuerza dada por:
Se sabe que el valor del campo en P viene dado por:
Si la fuerza en la primera expresión se reemplaza por la segunda se obtiene:
La anterior formula sirve para calcular el campo eléctrico generado por la carga Q a una distancia r. Se observa que el campo depende de la carga que lo genera y de la distancia de la carga al punto donde se calcula.
INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO:
En electromagnetismo, la intensidad del campo magnético, H, es la causa de la inducción magnética, y nos indica lo intenso que es el campo magnético. En una bobina, su valor depende depende de la fuerza magnetomotriz, producto del número de espiras por la intensidad que circula por la misma. Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:
Donde:
§ H: intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
§ N: número de espiras de la bobina
§ I: intensidad de la corriente en amperios (A)
§ L: longitud de la bobina en metros (m)
Muchos autores denominan la intensidad del campo magnético, como inducción magnética, B. La diferencia entre B y H es que H describe cuan intenso es el campo magnético en la región que afecta, mientras que B es la cantidad de flujo magnético por unidad de área que aparece en esa misma región. B y H se relacionan de la siguiente manera:
Donde μ es la permeabilidad magnética del medio en el que aparece el campo magnético. Es una variable de proporcionalidad que según el sistema físico que se observe puede ser una constante, por ejemplo 4πx10^(-7) H/m en el vacío, un campo escalar dependiente del tiempo o de la posición, o incluso un tensor en el caso de los materiales anisotrópicos. La permeabilidad magnética también se puede expresar como:
en la cual es la inducción en el vacío y se llama vector intensidad magnética o excitación magnética. El vector es la magnetización que se define como el momento magnético por unidad de volumen.
INTENSIDAD LUMINOSA:
En fotometría, la intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso, propagándose en una dirección dada, que emerge, atraviesa o incide sobre una superficie por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:
donde:
§ es la intensidad luminosa, medida en candelas.
§ es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
REACTANCIA:
Se denomina Reactancia a la parte imaginaria de la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna. En su acepción más general, el término reactancia significa sin pérdidas, y su asociación al mundo de los circuitos eléctricos, data de los trabajos de Foster, a principios del siglo XX.
En el análisis de circuitos R-L-C, la reactancia, representada como (X) es la parte imaginaria del número complejo que define el valor de la impedancia, mientras que la resistencia (R) es la parte real de dicho valor.
Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitiva, cuando X<0;>0; o es puramente resistivo, cuando X=0. Vectorialmente, la reactancia inductiva y la capacitiva son opuestas.
La reactancia capacitiva se representa por Xc y su valor viene dado por la fórmula:
en la que:
Xc= Reactancia capacitiva en ohmios
C=Capacitancia en faradios
f=Frecuencia en hercios
La reactancia inductiva se representa por XL y su valor viene dado por:
en la que :
XL= Reactancia inductiva en ohmios
L=Inductancia en henrios
f=Frecuencia en hercios
ALGUNOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA
AMPERIMETROS:
Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. En la actualidad, los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante. Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
VOLTIMETROS:
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abierto en los polos. Los voltímetros se clasifican por su funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento: Voltímetros electromecánicos: en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente. Voltímetros electrónicos: añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada y mayor sensibilidad. Voltímetros vectoriales: se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Voltímetros digitales: dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que se trata de efectuar la medida. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.
OHMETRO:
Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
MULTIMETRO:
Un multímetro, conocido también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados. También hay multímetros con funciones avanzadas que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos. Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba. Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución. Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ). Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente. Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje. Este instrumento de medida por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electricidad y electrónica. Hay dos tipos de multímetros: analógicos y digitales.
FOTOMETRO:
Sirve para medir la iluminancia en lugares de trabajo.
ELECTROSCOPIO:
El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo.
El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de metal en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos.
GALVANOMETRO
Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente. En el caso de los magnéticos pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil. En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente. En el galvanómetro de cuadro móvil el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.
VATIMETRO
El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
COSIMETRO:
Un cosímetro, cosenofímetro, cofímetro o fasímetro es un aparato para medir el factor de potencia (cosφ).Tiene en su interior una bobina de tensión y una de corriente dispuestas de tal forma que si no existe defasaje, la aguja esta en cero (al centro de la escala) lo que mide el cosimetro es el defase que se produce entre la corriente y la tensión producto de cargas inductivas o capacitivas.
La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.
conductividad:
La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro).
No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia: .
CORRIENTE ELECTRICA:
La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones por el interior de un conductor.
Un material conductor posee una gran cantidad de electrones libres, por lo que permite el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo en concreto.
Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico externo, se mueven a través del material de forma aleatoria debido a la energía térmica. En el caso de que no tengan aplicado ningún campo eléctrico cumplen con la regla de que la suma de estos movimientos aleatorios dentro del material es igual a cero. Esto es, dado un plano imaginario trazado a través del material, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido y restamos las que lo atraviesan en sentido contrario, estas cantidades se anularían.
Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos (absorbidos) por el terminal positivo y repelidos (inyectados) por el negativo). Por tanto, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
La corriente I en amperios puede ser calculada con la siguiente ecuación:
Donde:
Q = carga en culombios.
t = tiempo en segundos.
DENSIDAD DE CORRIENTE:
densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como :
§ I es la corriente eléctrica en amperios A
§ es la densidad de corriente en A.m-2
§ S es la superficie de estudio en m²
DENSIDAD DE FLUJO ELECTRICO:
En electromagnetismo el desplazamiento eléctrico es un campo vectorial = D(r,t), en función de la posición en el espacio = r y del tiempo t, o también = D(r,ω) en función de la posición en el espacio = r y la frecuencia ω, que aparece en las ecuaciones de Maxwell. Es una generalización del campo eléctrico en presencia de un dieléctrico. A veces también se denomina como campo de desplazamiento eléctrico o densidad de flujo eléctrico.
En la mayor parte de los materiales puede ser calculado como
donde es la permitividad eléctrica del material, que en un medio lineal, no isotrópico es un tensor de segundo orden (una matriz).
El Sistema Internacional de Unidades ' se mide en culombios por metro cuadrado, es decir C/m2 o también C.m-2.
DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO:
La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Está dado por:
donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).
o bien
donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la "equivalente" a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso más importante en electromagnetismo que el propio campo magnetico H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.
ENERGIA ACTIVA:
• Energía activa: es la energía útil, ya que se transforma íntegramente en trabajo o en calor, y se mide en kWh.
ENERGIA REACTIVA:
• Energía reactiva: aparece cuando existe un traspaso de energía activa entre fuente y carga. Generalmente está asociada a campos magnéticos internos de motores y transformadores, y se mide en kVArh.
FACTOR DE POTENCIA:
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:
El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.
CALCULO DEL FACTOR DE POTENCIA:
Algunas instalaciones cuentan a la entrada con dos contadores, uno de energía reactiva (KVArh) y otro de energía activa (KWh). Con la lectura de ambos contadores podemos obetener el factor de potencia medio de la instalación, aplicando la siguiente fórmula:
FRECUENCIA:
Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.
Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos (períodos) por segundo, 4 Hz son cuatro sucesos (períodos) por segundo, 5 Hz son cinco sucesos (períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente que casi siempre hay una relación en el número de Hertz con las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como ciclo por segundo (cps) y aún se sigue también utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo (rad/s). Las pulsaciones del corazón o el tempo musical se mide como golpes por minuto (bpm, del inglés beats per minute).
Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:
donde T es el periodo de la señal.
FRECUENCIA ANGULAR:
La pulsación, (también llamada velocidad angular o frecuencia angular), se refiere a la frecuencia del movimiento circular expresada en proporción del cambio de ángulo, y se define como veces la frecuencia.
Su unidad de medida es [ radianes / segundo ], y formalmente, se define con la letra omega minúscula: y, a veces, mayúscula: , a través de la fórmula:
Donde la frecuencia es el número de oscilaciones o vueltas por segundo que se realizan.
Se utiliza la pulsación en electricidad, electrónica, movimiento circular, movimiento ondulatorio, oscilaciones, osciladores, ondas, etc.
Su utilización permite abreviar expresiones como
.
ILUMINANCIA:
En Fotometría, la iluminancia ( ) es la cantidad de flujo luminoso emitido por una fuente de luz que incide, atraviesa o emerge de una superficie por unidad de área. Su unidad de medida en el SI es el Lux: 1 Lux = 1 Lumen/m².
En general, la iluminancia se define según la siguiente expresión:
donde:
§ EV es la iluminancia, medida en luxes.
§ F es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.
La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradiancia sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la iluminancia, representa la irradiancia espectral y V(λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superificie por unidad de área también se le denomina emitancia luminosa ( ).
INDUCTANCIA:
En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:
El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.
Desgraciadamente, esta definición es de poca utilidad porque no sabemos medir el flujo abrazado por un conductor. Lo único que sabemos medir son las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que sabemos medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo.
La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas.
De acuerdo con el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).
El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Así, para un solenoide, la inductancia, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:
Donde μ es la permeabilidad absoluta del núcleo, N es el número de espiras, A es el área de la sección transversal del bobinado y l la longitud de las líneas de flujo.
Intensidad del Campo Eléctrico
Donde Q es la carga puntual que genera el campo eléctrico r, la distancia entre la carga que genera el campoy el punto (P)donde se quiere terminar la intensidad del campo. Si se supone que la prueba colocada en (P), se experimentara una fuerza dada por:
Se sabe que el valor del campo en P viene dado por:
Si la fuerza en la primera expresión se reemplaza por la segunda se obtiene:
La anterior formula sirve para calcular el campo eléctrico generado por la carga Q a una distancia r. Se observa que el campo depende de la carga que lo genera y de la distancia de la carga al punto donde se calcula.
INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO:
En electromagnetismo, la intensidad del campo magnético, H, es la causa de la inducción magnética, y nos indica lo intenso que es el campo magnético. En una bobina, su valor depende depende de la fuerza magnetomotriz, producto del número de espiras por la intensidad que circula por la misma. Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:
Donde:
§ H: intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
§ N: número de espiras de la bobina
§ I: intensidad de la corriente en amperios (A)
§ L: longitud de la bobina en metros (m)
Muchos autores denominan la intensidad del campo magnético, como inducción magnética, B. La diferencia entre B y H es que H describe cuan intenso es el campo magnético en la región que afecta, mientras que B es la cantidad de flujo magnético por unidad de área que aparece en esa misma región. B y H se relacionan de la siguiente manera:
Donde μ es la permeabilidad magnética del medio en el que aparece el campo magnético. Es una variable de proporcionalidad que según el sistema físico que se observe puede ser una constante, por ejemplo 4πx10^(-7) H/m en el vacío, un campo escalar dependiente del tiempo o de la posición, o incluso un tensor en el caso de los materiales anisotrópicos. La permeabilidad magnética también se puede expresar como:
en la cual es la inducción en el vacío y se llama vector intensidad magnética o excitación magnética. El vector es la magnetización que se define como el momento magnético por unidad de volumen.
INTENSIDAD LUMINOSA:
En fotometría, la intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso, propagándose en una dirección dada, que emerge, atraviesa o incide sobre una superficie por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:
donde:
§ es la intensidad luminosa, medida en candelas.
§ es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
REACTANCIA:
Se denomina Reactancia a la parte imaginaria de la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna. En su acepción más general, el término reactancia significa sin pérdidas, y su asociación al mundo de los circuitos eléctricos, data de los trabajos de Foster, a principios del siglo XX.
En el análisis de circuitos R-L-C, la reactancia, representada como (X) es la parte imaginaria del número complejo que define el valor de la impedancia, mientras que la resistencia (R) es la parte real de dicho valor.
Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitiva, cuando X<0;>0; o es puramente resistivo, cuando X=0. Vectorialmente, la reactancia inductiva y la capacitiva son opuestas.
La reactancia capacitiva se representa por Xc y su valor viene dado por la fórmula:
en la que:
Xc= Reactancia capacitiva en ohmios
C=Capacitancia en faradios
f=Frecuencia en hercios
La reactancia inductiva se representa por XL y su valor viene dado por:
en la que :
XL= Reactancia inductiva en ohmios
L=Inductancia en henrios
f=Frecuencia en hercios
ALGUNOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA
AMPERIMETROS:
Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. En la actualidad, los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante. Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
VOLTIMETROS:
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abierto en los polos. Los voltímetros se clasifican por su funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento: Voltímetros electromecánicos: en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente. Voltímetros electrónicos: añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada y mayor sensibilidad. Voltímetros vectoriales: se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Voltímetros digitales: dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que se trata de efectuar la medida. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.
OHMETRO:
Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
MULTIMETRO:
Un multímetro, conocido también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados. También hay multímetros con funciones avanzadas que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos. Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba. Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución. Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ). Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente. Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje. Este instrumento de medida por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electricidad y electrónica. Hay dos tipos de multímetros: analógicos y digitales.
FOTOMETRO:
Sirve para medir la iluminancia en lugares de trabajo.
ELECTROSCOPIO:
El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo.
El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de metal en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos.
GALVANOMETRO
Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente. En el caso de los magnéticos pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil. En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente. En el galvanómetro de cuadro móvil el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.
VATIMETRO
El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
COSIMETRO:
Un cosímetro, cosenofímetro, cofímetro o fasímetro es un aparato para medir el factor de potencia (cosφ).Tiene en su interior una bobina de tensión y una de corriente dispuestas de tal forma que si no existe defasaje, la aguja esta en cero (al centro de la escala) lo que mide el cosimetro es el defase que se produce entre la corriente y la tensión producto de cargas inductivas o capacitivas.
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