La corriente alterna.Llamamos corriente alterna a la corriente que cambia constantemente de polaridad, es decir, es la corriente que alcanza un valor pico en su polaridad positiva, despus desciende a cero y, por ltimo, alcanza otro valor pico en su polaridad negativa o, viceversa, es decir, primero alcanza el valor pico en su polaridad negativa y luego en su polaridad positiva.

La polaridad es importante, porque es cierto que puede tener una seal senoidal, pero una seal senoidal puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua. As que es importante tener claro que la corriente alternacambia de polaridad, independientemente de la forma o apariencia que tenga su seal en un osciloscopio.

Una manera simple de generar corriente alterna, es con el uso de un alternador elemental como el de la figura:

En el dibujo se puede observar, como la espira corta las lneas de fuerza del campo magntico y genera una tensin que es recogida por los dos colectores (Aros/bolas verdes) para que despus las escobillas puedan transmitir esa tensin. El dibujo, aunque simple, demuestra de que manera funcionan los alternadores ms sencillos.Ahora bien, en la actualidad y con el fin de eliminar los dos colectores, se construyen los alternadores de diferente manera. La parte mvil no es la bobina, la parte mvil es el rotor o tambin llamado la parte polar del alternador.

Efectivamente, en el dibujo observamos como las bobinas se encuentran ancladas en el estartor, lo cual las convierte en una parte fija. Y el rotor polarizado es la parte mvil.Las ventajas del uso de la corriente alterna.Principalmente existen dos ventajas muy significativas y estn relacionadas entre si. Una de ellas es su transporte o distribucin, ya hemos tratado este tema en otras pginas. Aqu solamente diremos que su transporte o distribucin en lneas trifsicas lo hacen ms econmico y seguro que si fuera corriente continua.La otra ventaja es su transformacin. La corriente alterna se puede transformar y variar con un transformador, en cambio la corriente continua no se puede transformar con un transformador. Es cierto que se puede reducir la corriente continua, pero no se puede aumentar.Existe otra ventaja del uso de la corriente alterna. Las mquinas elctricas como los motores estn mejor diseados para el uso de la corriente alterna que para la corriente continua. De hecho, los motores de corriente alterna son ms sencillos de fabricar y ms robustos que los motores de corriente continua.Parametros de la corriente alterna

Ya hemos visto los componentes pasivos y su comportamiento en corriente continua. Dado que el comportamiento de stos vara al tratarlos en corriente continua o corriente alterna merece un prrafo aparte la discusin sobre el comportamiento de estos elementos cuando se los somete a la circulacin de una corriente alternada.Antes de comenzar conviene remarcar la diferencia de este tipo de corriente con la corriente continua y tambin la explicacin de los parmetros mas importantes de una seal alterna.La corriente continua es aquella que mantiene su valor de tensin constante y sin cambio de polaridad, ejemplo de ella puede ser una batera de las que se utilizan en los automviles o las pilas con las que alimentamos nuestros juguetes o calculadoras electrnicas. A este tipo de corriente se la conoce como C.C. o, segn los autores de habla inglesa, D.C.

La corriente alterna tambin mantiene una diferencia de potencial constante, pero su polaridad vara con el tiempo. Se la suele denominar C.A. o A.C. en ingls.

Parmetros

Frecuencia: Nmero de veces que una corriente alterna cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida es el Hertz (Hz) y se la designa con la letra F. De esta forma si en nuestro hogar tenemos una tensin de 220 V 50 Hz, significa que dicha tensin habr de cambiar su polaridad 50 veces por segundo.Una definicin ms rigurosa para la frecuencia: Nmero de ciclos completos de C.A. que ocurren en la unidad de tiempo.

Fase: Es la fraccin de ciclo transcurrido desde el inicio del mismo, su smbolo es la letra griega q.Perodo: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo se denomina T. En nuestro ejemplo de una tensin de 220 V 50 Hz su perodo es de 20 mseg.La relacin entre la frecuencia y el perodo es F=1/T

Valor instantneo: Valor que toma la tensin en cada instante de tiempo.

Valor mximo: Valor de la tensin en cada "cresta" o "valle" de la seal.

Valor medio: Media aritmtica de todos los valores instantneos de la seal en un perodo dado.Su clculo matemtico se hace con la frmula:

Valor eficaz: Valor que produce el mismo efecto que la seal C.C. equivalente. Se calcula mediante:

Valor pico a pico: Valor de tensin que va desde el mximo al mnimo o de una "cresta" a un "valle".En las siguientes figuras vemos una seal alterna donde se han especificado algunos de estos parmetros, la figura a) muestra una onda alterna donde se ven tanto el valor eficaz, el valor mximo, el valor pico a pico y el perodo. En la figura b) vemos dos ondas alternas, de igual frecuencia, pero desfasadas 90.

En la figura a) si la frecuencia es de 50 Hz entonces el perodo es T=20 mseg y abarcar desde el origen hasta el punto D. En ella tambin se puede ver la fase, la que es medida en unidades angulares, ya sea en grados o radianes. Tambin podemos ver los distintos puntos donde la seal corta al eje del tiempo graduado en radianes.En la figura b), como ya lo dijimos, se ven dos seales alternas desfasadas 90 (p/2 radianes), esto es, cuando la primera seal arranca del punto A, la segunda lo hace desde el punto B, siendo el desfasaje entre los puntos A y B de 90. Por lo tanto se dice que tenemos dos seales de igual frecuencia y amplitud pero desfasadas entre s por 90.Con lo visto hasta ahora estamos en condiciones de presentar a una seal senoidal en su representacin tpica:

U = Umaxsen (2pft + q)

Donde:

Umax: tensin mxima

f: frecuencia de la onda

t: tiempo

q: fase

Otros tipos de corriente alternaEn electrnica se utilizan infinidad de tipos de seales por lo cual se hace prcticamente imposible enumerarlas a todas, pero haremos referencia a las ms comunes, luego de senoidal y la continua pura.Una de ellas es la pulsatoria (tambin llamada onda cuadrada). Esta onda se ve en la figura siguiente:

Otra onda frecuentemente utilizada en electrnica es la onda triangular:

y tambin est la onda diente de sierra:

Cabe aclarar que las definiciones de los parmetros que se hicieron para una onda senoidal se mantienen vlidos para estos tipos de ondas.

ImpedanciaLaimpedanciaes la oposicin que presenta un circuito al paso de la corriente alterna. Es un valor vectorial compuesto en su parte real por un valor de resistencia y en su parte imaginaria por un valor de reactancia y se calcula de la siguiente manera:

Donde:

Z= Impedancia medida en Ohms ()R= Resistencia medida en Ohms ()X= Reactancia total medida en Ohms ()

Se puede observar, porejemplo, que en un altavoz la impedancia es diferente para cada frecuencia, por lo que los fabricantes publican "curvas de impedancia". Estas curvas nos dan idea de la impedancia nominal del altavoz, su impedancia mnima, as como sus caractersticas de resonancia. Por ejemplo, un altavoz de cono al aire mostrar un pico de impedancia en la frecuencia de resonancia.

Si medimos un altavoz con un multmetro nos dar una lectura diferente, normalmente menor, que la impedancia nominal del altavoz. Por ejemplo, un altavoz de 8 ohmios podr darnos una lectura de 6 ohmios. La razn de estas diferencias est en que el multmetro mide la resistencia, no la impedancia. La resistencia es la oposicin al paso de la corriente continua y tiene un nico valor, mientras que la impedancia es la oposicin al paso de la corriente alterna, por lo que es funcin de la frecuencia y tiene tantos valores como frecuencias se utilicen en el mismo circuito.

Lo que sucede es que estos elementos (la bobina y el condensador) causan una oposicin al paso de la corriente alterna (adems de un desfase), pero idealmente no causa ninguna disipacin de potencia, como si lo hace la resistencia (La Ley de Joule).

En La bobina y las corrientes y el condensador y las corrientes se vio que hay un desfase entre las corrientes y los voltajes, que en el primer caso es atrasada y en el segundo caso, es adelantada.

El desfase que ofrece una bobina y un condensador, son opuestos, y si estos llegaran a ser de la misma magnitud, se cancelaran y la impedancia total del circuito sera igual al valor de la resistencia. (Ver la frmula anterior)

La frmula anterior se grafica:

Se puede ver que las reactancias se grafican en el eje Y (el eje imaginario) pudiendo dirigirse para arriba o para abajo, dependiendo de si es mas alta la influencia de la bobina o el condensador y las resistencias en el eje X. (solo en la parte positiva del eje X). El valor de la impedancia (la lnea diagonal) ser:

La aplicacin de la ley de Ohm a los circuitos en los que existe una corriente alterna se complica por el hecho de que siempre estarn presentes la capacitancia y la inductancia. La inductancia hace que el valor mximo de una corriente alterna sea menor que el valor mximo de la tensin; la capacitancia hace que el valor mximo de la tensin sea menor que el valor mximo de la corriente. La capacitancia y la inductancia inhiben el flujo de corriente alterna y deben tomarse en cuenta al calcularlo.

Tensiones Parciales. Impedancia

De los estudios de los circuitos R, L y C, se tiene:

Lo que permite realizar el diagrama vectorial de tensiones del circuito, y el tringulo correspondiente, del que se obtiene dividiendo sus lados por la intensidad I, el tringulo deimpedancias, y multiplicando sus lados por la intensidad I el tringulo depotencias.

Resonancia elctrica

Laresonancia elctricaes un fenmeno que se produce en un circuito en el que existen elementos reactivos (bobinasycondensadores) cuando es recorrido por unacorriente alternade unafrecuenciatal que hace que lareactanciase anule, en caso de estar ambos en serie, o se hagainfinitasi estn en paralelo.

Circuito con L y C en serieAs en uncircuito serie, compuesto nicamente por bobinas y condensadores suimpedanciaser

siendo Xsla reactancia del conjunto, tendr por valor:

debe existir un valortal que haga nulo el valor deXs, este valor ser la pulsacin de resonancia del circuito a la que denominaremos0.SiXses nula, entonces

Si tenemos en cuenta que

La frecuencia de resonanciaf0ser

[editar]Circuito con L y C en paraleloEn un circuito compuesto nicamente por bobina y condensador enparalelola impedancia del conjunto (Zp) ser la combinada en paralelo de ZLy ZC

Siendo Xpla reactancia del conjunto, su valor ser:

Estudiando el comportamiento del conjunto para distintos valores de tenemos:

= 0 Xp= 0

< 0Xp> 0 ===> Comportamiento inductivo

0 L C = 1 Xp=

> 0Xp< 0 ===> Comportamiento capacitivo

= Xp= 0

Luegof0ser:

Siendof0la denominadafrecuencia de antirresonanciaa la cual la impedancia se hace infinita.

Donde L es la inductancia de la bobina expresada en henrios y C es la capacidad del condensador expresada en faradios