1.4 medicion de magnitudes electricas

8/16/2019 1.4 Medicion de Magnitudes Electricas

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MEDICIÓN DE M AGNITUDES ELÉCTRICAS:

V OLTÍMETRO:

L A DDP Y LA FEM SE PUEDEN MEDIR CONECTANDO UN VOLTÍMETRO ENTRE DOSPUNTOS DE UN CIRCUITO O ENTRE LOS TERMINALES DE UN GENERADOR. ELVOLTÍMETRO SIEMPRE SE CONECTA EN PARALELO. L A ESCALA DE UN VOLTÍMETROVIENE EXPRESADA EN VOLTIOS.

P ARA EFECTUAR LA MEDIDA DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EL VOLTÍMETRO HADE COLOCARSE EN PARALELO , ESTO ES , EN DERIVACIÓN SOBRE LOS PUNTOSENTRE LOS QUE TRATAMOS DE EFECTUAR LA MEDIDA. ESTO NOS LLEVA A QUE ELVOLTÍMETRO DEBE POSEER UNA RESISTENCIA INTERNA LO MÁS ALTA POSIBLE , AFIN DE QUE NO PRODUZCA UN CONSUMO APRECIABLE , LO QUE DARÍA LUGAR AUNA MEDIDA ERRÓNEA DE LA TENSIÓN. P ARA ELLO , EN EL CASO DE

INSTRUMENTOS BASADOS EN LOS EFECTOS ELECTROMAGNÉTICOS DE LACORRIENTE ELÉCTRICA , ESTARÁN DOTADOS DE BOBINAS DE HILO MUY FINO Y CONMUCHAS ESPIRAS , CON LO QUE CON POCA INTENSIDAD DE CORRIENTE A TRAVÉSDEL APARATO SE CONSIGUE LA FUERZA NECESARIA PARA EL DESPLAZAMIENTO DELA AGUA INDICADORA.

EN LA ACTUALIDAD EXISTEN DISPOSITIVOSDIGITALES QUE REALIZAN LA FUNCIÓN DELVOLTÍMETRO PRESENTANDO UNASCARACTERÍSTICAS DE AISLAMIENTO BASTANTEELEVADAS EMPLEANDO COMPLEOS CIRCUITOSDE AISLAMIENTO.

EN LA FIGURA SE PUEDE OBSERVAR LACONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO !V" ENTRE LOSPUNTOS DE A Y B DE UN CIRCUITO , ENTRE LOSQUE QUEREMOS MEDIR SU DIFERENCIA DEPOTENCIAL.

EN ALGUNOS CASOS , PARA PERMITIR LA MEDIDADE TENSIONES SUPERIORES A LAS QUESOPORTARÍAN LOS DEVANADOS Y ÓRGANOSMECÁNICOS DEL APARATO O LOS CIRCUITOSELECTRÓNICOS EN EL CASO DE LOS DIGITALES ,SE LES DOTA DE UNA RESISTENCIA DE ELEVADOVALOR COLOCADA EN SERIE CON ELVOLTÍMETRO , DE FORMA QUE SOLO LE SOMETA

A UNA FRACCIÓN DE LA TENSIÓN TOTAL.

CONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO ENUN CIRCUITO


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ASOCIACIÓN DE PILAS:

ASOCIACIÓN DE PILAS EN SERIE

L AS PILAS PUEDEN CONECTARSE EN SERIE CUALESQUIERA QUE SEAN LAS FUERZASELECTROMOTRICES Y LA MÁXIMA CORRIENTE QUE CADA UNA DE ELLAS PUEDASUMINISTRAR. EVIDENTEMENTE , AL CONECTARLAS EN SERIE , LAS FUERZASELECTROMOTRICES SE SUMAN , ASÍ COMO SUS RESISTENCIAS INTERNAS. SE PUEDENOTAR QUE LA PILA EQUIVALENTE AL CONUNTO DE LAS N PILAS RESULTA CONUNA F.E.M. MAYOR , PERO , CON UNA RESISTENCIA INTERNA MAYOR , LO CUALEMPEORA LA SITUACIÓN EN ESTE PUNTO. SE DEBE CONSIDERAR , ADEMÁS , LACORRIENTE MÁXIMA QUE PUEDE SUMINISTRAR CADA UNA DE ELLAS. L A

ASOCIACIÓN SERIE SÓLO PODRÁ SUMINISTRAR LA CORRIENTE DE LA PILA QUEMENOS CORRIENTE ES CAPAZ SUMINISTRAR.

PILAS EN SERIE

ASOCIACIÓN DE PILAS EN P ARALELO

AL CONECTAR PILAS EN PARALELO DEBE TENERSE EN CUENTA QUE SEAN TODAS DELA MISMA F.E.M., YA QUE , EN CASO CONTRARIO , FLUIRÍA CORRIENTE DE LA DEMÁS F.E.M. A LA DE MENOS , DISIPÁNDOSE POTENCIA EN FORMA DE CALOR EN LAS

RESISTENCIAS INTERNAS , AGOTÁNDOLAS RÁPIDAMENTE. SI TODAS ELLAS SON DELMISMO VOLTAE EL CONUNTO EQUIVALE A UNA SOLA PILA DE LA MISMA TENSIÓN ,PERO CON MENOR RESISTENCIA INTERNA. ADEMÁS , LA CORRIENTE TOTAL QUEPUEDE SUMINISTRAR EL CONUNTO ES LA SUMA DE LAS CORRIENTES DE CADA UNADE ELLAS , POR CONCURRIR EN UN NUDO. L A ASOCIACIÓN EN PARALELO PORTANTO , PODRÁ DAR MÁS CORRIENTE QUE UNA SOLA PILA , O , DANDO LA MISMACORRIENTE , TARDARÁ MÁS EN DESCARGARSE.

PILAS EN PARALELO

INTENSIDAD DE CORRIENTE:


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L A INTENSIDAD DEL FLUO DE LOS ELECTRONES DE UNA CORRIENTE ELÉCTRICAQUE CIRCULA POR UN CIRCUITO CERRADO DEPENDE FUNDAMENTALMENTE DE LATENSIÓN O VOLTAE !V" QUE SE APLIQUE Y DE LA RESISTENCIA !R" EN OHM QUEOFREZCA AL PASO DE ESA CORRIENTE LA CARGA O CONSUMIDOR CONECTADO ALCIRCUITO. SI UNA CARGA OFRECE POCA RESISTENCIA AL PASO DE LA CORRIENTE ,

LA CANTIDAD DE ELECTRONES QUE CIRCULEN POR EL CIRCUITO SERÁ MAYOR ENCOMPARACIÓN CON OTRA CARGA QUE OFREZCA MAYOR RESISTENCIA Y OBSTACULICE MÁS EL PASO DE LOS ELECTRONES.

POR TANTO , DEFINIMOS LA INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA , I, COMO LACANTIDAD DE CARGA ELÉCTRICA QUE CIRCULA POR UNA SECCIÓN DE UNCONDUCTOR EN LA UNIDAD DE TIEMPO.

INTENSIDAD # CARGA $ TIEMPO I# Q$ T

ANALOGÍA HIDRÁULICA. EL TUBO DEL DEPÓSITO %A%, AL TENER UN DIÁMETROREDUCIDO , OFRECE MÁS RESISTENCIA A LA SALIDA DEL LÍQUIDO QUE EL TUBO DELTANQUE %B%, QUE TIENE MAYOR DIÁMETRO. POR TANTO , EL CAUDAL O CANTIDADDE AGUA QUE SALE POR EL TUBO %B% SERÁ MAYOR QUE LA QUE SALE POR ELTUBO %A%.

MEDIANTE LA REPRESENTACIÓN DE UNA ANALOGÍA HIDRÁULICA SE PUEDE ENTENDER MEORCONCEPTO.SI TENEMOS DOS DEPÓSITOS DE LÍQUIDO DE IGUAL CAPACIDAD , SITUADOS A UNA MISMA ALCAUDAL

DE SALIDA DE LÍQUIDO DEL DEPÓSITO QUE TIENE EL TUBO DE SALIDA DE MENOS DIÁMETRO MENOR

QUE EL CAUDAL QUE PROPORCIONA OTRO DEPÓSITO CON UN TUBO DE SALIDA DE MAS DIÁMPUES ESTE &LTIMO OFRECE MENOS RESISTENCIA A LA SALIDA DEL LÍQUIDO.

DE LA MISMA FORMA , UNA CARGA O CONSUMIDOR QUE POSEA UNA RESISTENCIA DE UN VAOHM , PROVOCARÁ QUE LA CIRCULACIÓN DE LOS ELECTRONES SE DIFICULTE IGUAL QUE LO HACE MENOR

DIÁMETRO EN LA ANALOGÍA HIDRÁULICA , MIENTRAS QUE OTRO CONSUMIDOR CON MENOR R! CASO DEL TUBO DE MAYOR DIÁMETRO " DEARÁ PASAR MAYOR CANTIDAD DE ELECTDIFERENCIA EN LA CANTIDAD DE LÍQUIDO QUE SALE POR LOS TUBOS DE LOS DOS TANQUES DEL EEMPLO ,


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A LA MAYOR O MENOR CANTIDAD DE ELECTRONES QUE PUEDEN CIRCULAR POR UN CIRCUITOCUANDO

SE ENCUENTRA CON LA RESISTENCIA QUE OFRECE LA CARGA O CONSUMIDOR.

L A INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SE DESIGNA CON LA LETRA ! I " Y SU UNIDADEN ELSISTEMA INTERNACIONAL ! SI " ES EL AMPER ! LLAMADO TAMBIÉN ' AMPERIO(", QUE SECON LA LETRA !A".

EL AMPER:

DE ACUERDO CON LA LEY DE OHM , LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN AMPER ! A " QUE CIRCUN CIRCUITO

ESTÁ ESTRECHAMENTE RELACIONADA CON EL VOLTAE O TENSIÓN ! V " Y LA RESISTENCIA ! " DE LACARGA O CONSUMIDOR CONECTADO AL CIRCUITO.

DEFINICIÓN DEL AMPER

UN AMPER !)A" SE DEFINE COMO LA CORRIENTE QUE PRODUCE UNA TENSIÓN DE UN VOLT CUANDO

SE APLICA A UNA RESISTENCIA DE UN OHM !)".

UN AMPER EQUIVALE UNA CARGA ELÉCTRICA DE UN COULOMB POR SEGUNDO !CIRCULANDO POR UN CIRCUITO ELÉCTRICO , O LO QUE ES IGUAL , * + # ! *,+ X! SEIS MIL TRESCIENTOS BILLONES " DE ELECTRONES POR SEGUNDO FLUYENDO POR EL CONDUCTOR DCIRCUITO. POR TANTO , LA INTENSIDAD ! I " DE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA EQUIVALE A LA CANTCARGA ELÉCTRICA !Q" EN COULOMB QUE FLUYE POR UN CIRCUITO CERRADO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO.

LOS SUBM&LTIPLOS MÁS UTILIZADOS DEL AMPER SON LOS SIGUIENTES:

MILIAMPER ! M A" # )+ A # ,) AMPERMICROAMPER ! M A" # ) * A # , ) AMPER


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EL AMPERÍMETRO:

L A MEDICIÓN DE LA CORRIENTE QUE FLUYE POR UN CIRCUITO CERRADO SEREALIZA POR MEDIO DE UN AMPERÍMETRO O UN MILIAMPERÍMETRO , SEG&N SEA ELCASO , CONECTADO EN SERIE EN EL PROPIO CIRCUITO ELÉCTRICO. P ARA MEDIR AMPER SE EMPLEA EL % AMPERÍMETRO% Y PARA MEDIR MILÉSIMAS DE AMPER SEEMPLEA EL MILIAMPERÍMETRO

L A INTENSIDAD DE CIRCULACIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA POR UN CIRCUITOCERRADO SE PUEDE MEDIR POR MEDIO DE UN AMPERÍMETRO CONECTADO ENSERIE CON EL CIRCUITO O MEDIANTE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA UTILIZANDOUN AMPERÍMETRO DE GANCHO. P ARA MEDIR INTENSIDADES BAAS DE CORRIENTESE PUEDE UTILIZAR TAMBIÉN UN MULTÍMETRO QUE MIDA MILIAMPER ! M A".EL AMPERE COMO UNIDAD DE MEDIDA SE UTILIZA , FUNDAMENTALMENTE , PARAMEDIR LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE FUERZA EN LAINDUSTRIA , O EN LAS REDES ELÉCTRICAS DOMÉSTICA , MIENTRAS QUE LOSSUBM&LTIPLOS SE EMPLEAN MAYORMENTE PARA MEDIR CORRIENTES DE POCA

INTENSIDAD QUE CIRCULAN POR LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

. +. RESISTENCIA.

L A RESISTENCIA DE UN MATERIAL ES UNA MEDIDA QUE INDICA LA FACILIDAD CONQUE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA PUEDE FLUIR A TRAVÉS DE ÉL.

L A RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SULONGITUD E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU SECCIÓN Y VARÍA CON LATEMPERATURA.

MEDIDA DE LA RESISTENCIA. LEY DE OHM.

L A RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR ES EL COCIENTE ENTRE LA DIFERENCIA DEPOTENCIAL O VOLTAE QUE SE LE APLICA Y LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE LO

ATRAVIESA


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R# V $I

ES LA EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE LA LEY DE OHM.

L A UNIDAD DE RESISTENCIA EN EL SI ES EL OHMIO: ) OHMIO # ) VOLTIO $ ) AMPERIO.

UN OHMIO ES LA RESISTENCIA QUE OPONE UN CONDUCTOR AL PASO DE LACORRIENTE CUANDO , AL APLICAR A SUS EXTREMOS UNA DIFERENCIA DEPOTENCIAL DE UN VOLTIO , DEA PASAR UNA INTENSIDAD DE CORRIENTE DE UN

AMPERIO.

A PARTIR DE LA LEY DE OHM SE PUEDE CALCULAR LA DIFERENCIA DE POTENCIALENTRE LOS EXTREMOS DE UNA RESISTENCIA DE LA SIGUIENTE FORMA:

V # I / R

ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS:

SERIE: ES CUANDO LAS RESISTENCIAS ESTÁN UNA DETRÁS DE OTRA. L AINTENSIDAD EN CADA RESISTENCIA SON IGUALES.

VT # V) 0 V1 0 V+ 0 ...

RT # R) 0 R1 0 R+ 0 ...

E EMPLO:

RT # 2 0 + 0 ) # )3 IT #VCC $ RT

VR) # 2 X IT

VR1 # + X IT

VR+ # ) X IT

P ARALELO: ES CUANDO LAS ENTRADAS DE CADA RESISTENCIA ESTÁN CONECTADAS A UN MISMO PUNTO Y LAS DE SALIDA EN OTRO. EL VOLTAE DE CADA RESISTENCIAES IGUAL AL DE LA FUENTE !V CC ".

IT # IR) 0 IR1 0 IR+ 0 ...


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RT # !) $ R)" 0 !) $ R1" 0 !) $ R+" 0 ...

E EMPLO:

RT # !) $ 2" 0 !) $ +" 0 !) $ ) " # ).2-

H ALLANDO R EQUIVALENTE DE R) Y R1TENEMOS:

REQUIV ),1#R)/R1$R)0R1 # !2 X +" $ !2 0 +" #).3-

H ALLANDO LA R EQUIVALENTE AHORA CON R+TENEMOS:

REQUIV +# RT # !).3- X )" $ !).3- 0 )" #

).2-

IT # V CC $ RT

IR) # V CC $ 2

IR1 # V CC $ +

IR+ # V CC $ )

P ASOS A SEGUIR PARA RESOLVER PROBLEMAS APLICANDO LA LEY DE OHM: DIBUA UN ESQUEMA DEL CIRCUITO.

H ALLA LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DEL CIRCUITO

UTILIZA LA EXPRESIÓN I # V$ R O I # FEM $R PARA CALCULAR LAINTENSIDAD DEL CIRCUITO PRINCIPAL

APLICA LA LEY DE OHM EN LAS DIFERENTES SECCIONES DEL CIRCUITO.

4. POTENCIA

L A POTENCIA DE UN APARATO ELECTRÓNICO ES LA ENERGÍA ELÉCTRICACONSUMIDA EN UNA UNIDAD DE TIEMPO ! POR LO GENERAL , UN SEGUNDO ".

POTENCIA # ENERGÍA CONSUMIDA $ TIEMPO

P#E$ T


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L A UNIDAD DE POTENCIA EN EL SI ES EL VATIO !5". A MENUDO LA POTENCIAVIENE EXPRESADA EN 6ILO5ATIOS. )6 5# ) 5.

P # V/I

DE ESTA ECUACIÓN SE DEDUCE QUE:

UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL MÁS ELEVADA ORIGINA UNA POTENCIAMAYOR , PORQUE CADA ELECTRÓN TRANSPORTA MUCHA MÁS ENERGÍA.

UNA INTENSIDAD MAYOR INCREMENTA LA POTENCIA , PUES HAY MÁSELECTRONES QUE GASTAN SU ENERGÍA CADA SEGUNDO.

E EMPLO:

C ALCULA LA INTENSIDAD DE UNA BOMBILLA DE )5 A 11V Y CALCULA SU RESISTENCIA.

I # P $ V # ) $ 11 # .42A

R # P $ I1 # ) $ !.42"1 # 47+

EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA:

L A ENERGÍA ELÉCTRICA CONSUMIDA SE CALCULA A PARTIR DE LA EXPRESIÓN DELA POTENCIA MULTIPLICADA POR EL TIEMPO

ENERGÍA CONSUMIDA # POTENCIA / TIEMPO

E#P/T

L A ENERGÍA VIENE DADA EN ULIOS !) ULIO # ) VATIO / ) SEGUNDO ". NOOBSTANTE , ESTA NO ES LA UNIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA QUE APARECE EN

ALGUNOS SITIOS , SINO EL 6ILOVATIO POR HORA. )6 5 /H # +* .

2. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

AL HABLAR DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA , NOS REFERIMOS A LASDIFERENTES POSIBILIDADES DE TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ENOTRAS FORMAS DE ENERGÍA &TILES PARA LOS SERES HUMANOS.

EFECTO CALORÍFICO O TÉRMICO.

PODEMOS DESCRIBIR EL MOVIMIENTO DE LOS ELECTRONES EN UN CONDUCTORCOMO UNA SERIE DE MOVIMIENTOS ACELERADOS , CADA UNO DE LOS CUALES


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TERMINA CON UN CHOQUE CONTRA ALGUNA DE LAS PARTÍCULAS FIAS DELCONDUCTOR.

LOS ELECTRONES GANAN ENERGÍA CINÉTICA DURANTE LAS TRAYECTORIAS LIBRESENTRE CHOQUES , Y CEDEN A LAS PARTÍCULAS FIAS , EN CADA CHOQUE , LA MISMACANTIDAD DE ENERGÍA QUE HABÍAN GANADO. L A ENERGÍA ADQUIRIDA POR LASPARTÍCULAS FIAS ! QUE SON FIAS SOLO EN EL SENTIDO DE QUE SU POSICIÓNMEDIA NO CAMBIA " AUMENTA LA AMPLITUD DE SU VIBRACIÓN O SEA , SECONVIERTE EN CALOR. P ARA DEDUCIR LA CANTIDAD DE CALOR DESARROLLADA ENUN CONDUCTOR POR UNIDAD DE TIEMPO , HALLAREMOS PRIMERO LA EXPRESIÓNGENERAL DE LA POTENCIA SUMINISTRADA A UNA PARTE CUALQUIERA DE UNCIRCUITO ELÉCTRICO. CUANDO UNA CORRIENTE ELÉCTRICA ATRAVIESA UNCONDUCTOR , ÉSTE EXPERIMENTA UN AUMENTO DE TEMPERATURA. ESTE EFECTOSE DENOMINA ' EFECTO OULE(.

ES POSIBLE CALCULAR LA CANTIDAD DE CALOR QUE PUEDE PRODUCIR UNA

CORRIENTE ELÉCTRICA EN CIERTO TIEMPO , POR MEDIO DE LA LEY DE OULE.

E # I 1 / R / T

EFECTO LUMINOSO.

L A ENERGÍA ELÉCTRICA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA LUMÍNICA A TRAVÉS DE LAENERGÍA CALORÍFICA.

EFECTO QUÍMICO.

L A ENERGÍA ELÉCTRICA SE TRANSFORMA EN ENERGÍA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA

ELECTRÓLISIS.

ELECTRÓLISIS:

ELECTROLISIS , PARTE DE LA QUÍMICA QUE TRATA DE LA RELACIÓN ENTRE LASCORRIENTES ELÉCTRICAS Y LAS REACCIONES QUÍMICAS , Y DE LA CONVERSIÓN DELA ENERGÍA QUÍMICA EN ELÉCTRICA Y VICEVERSA. EN UN SENTIDO MÁS AMPLIO ,LA ELECTROLISIS ES EL ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS QUE PRODUCENEFECTOS ELÉCTRICOS Y DE LOS FENÓMENOS QUÍMICOS CAUSADOS POR LA ACCIÓNDE LAS CORRIENTES O VOLTAES

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