REALIZADO POR:

Pastran Marcano, Victor ManuelC.I. 20.537.528Prof. Carneiro Julian

Porlamar Mayo 2015

ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD

La electricidad es, tal vez, la tecnologa ms utilizada actualmente y hace parte importante de nuestra vida. Pero en necesario conocer su historia, su evolucin y los personajes ms importantes de esta historia, la evolucin histrica de la electricidad.600 A.C. Tales de Mileto descubre las propiedades del mbar.310 A.C. Teofrasto explica: hay otrassustancias que posean propiedades estticas.1600 d. C. William Gilbert estudia los imanes para mejorar la exactitud de las Brjulas usadas en la navegacin.1672Otto von Guericke desarroll la primera mquina electrosttica para producir cargas elctricas. 1745.Von Kleist yMusschenbroeck crean un condensador elctrico llamado la botella de Leyden en la cual se almaceno electricidad esttica.1752 Benjamn Franklin descubri la naturaleza elctrica de los rayos. Explico que la electricidad es un fluido existente en la materia.1800. Alejandro Volta construye la primera celda Electrosttica y la batera capaz de producir corriente elctrica.Voltes la unidad de medida del potencial elctrico (Tensin).1801. Sir Humpry Davy descubre la electroqumica. Observa el arco elctrico y la incandescencia en un conductor energizado con una batera.1819. Hans Christian Oersted descubre el Electromagnetismo. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la Electricidad, pues puso en evidencia la relacin existente entre la electricidad y el magnetismo.1823. William Sturgeon construye el primer electroimn.1826. Alemn Georg Simn Ohm formul la ley de las corrientes elctricas, definiendo la relacin la tensin y la corriente.1847. William Staite desarrollo de la Lmpara de Arco. Estas lmparas fueron comercialmente utilizadas a partir de 1876.1886. George Westinghouse es el responsable de la utilizacin de corriente alterna en el suministro elctrico en Estados Unidos. Esto hizo posible que el pas en su mayora contara con suministro elctrico.1881. Thomas Alva Edisoncrea la primera Lmpara Incandescente con un filamento de algodn carbonizado. Esta permaneci encendida por 44 horas.Siglo XVIII. Nikola Tesla Inventor e investigador de la teora de los campos rotantes. Tesla es considerado el padre del actual sistema elctrico. Algunas de sus patentes ms importantes fueron el Motor de corriente alterna y el Generador elctrico. Adems mejoro el Transformador elctrico. Motor de corriente alterna Generador elctrico.SEGUNDA REVOLUCION INDUSTRIAL. En esta revolucin la electricidad fue muy importante, pues evito que las industrias buscaran carbn. La electricidad al ser una energa limpia, fuerte y fcil de llevarse de un lugar a otro fue utilizada en muchos campos de la vida diaria como la comunicacin e iluminacin.Gracias a esta revolucin las ciudades comenzaron a tener alumbrado pblico, primero en las localidades ms ricas y luego hacia los barrios populares.La electricidad ayudo a la creacin de tranvas y ferrocarriles metropolitanos, usados en las grandes ciudades para el transporte diario de los ciudadanos.La radio, el telfono, el telgrafo y el cine fueron desarrollados gracias a la electricidad y se convirtieron en parte importantes de la vida diaria de todos los hogares en la mayora del planeta.Siglo XX. Las industrias elctricas crecen con la sociedad de consumo. Nacen las grandes corporaciones como General Electric, Sanyo o Sony.En los pases desarrollados y pequeos el sector elctrico tuvo una presencia destacada como el nacimiento de la corporacin holandesa Philips.1911. Heike Kamerlingh Onnes hace importantes descubrimientos acerca de la superconductividad, o la capacidad intrnseca de algunos materiales para conducir electricidad.ActualidadLlegamos a nuestros das la electricidad es ahora parte esencial de nuestra vida. La electricidad la encontramos desde un bombillo en nuestro hogar hasta los satlites espaciales.Encontramos ahora diferentes formas de producir energa elctrica; nuclear, elica, combustibles fsiles, agua, solar e incluso el calor. El reto de las naciones es encontrar nuevas formas de crear energa limpia para el ambiente.

Relacin voltios amperios en los elementos de un circuito resistivo.Un circuito elctrico es un sistema interconectado de componentes como resistores, capacitores, inductores, fuentes de voltaje, etc. El comportamiento elctrico de estos componentes se describe por medio de algunas leyes bsicas experimentales. Dichas leyes y los principios, conceptos, relaciones matemticas y mtodos de anlisis que se han desarrollado a partir de ellos, son conocidos como la teora del circuito. La mayor parte de la teora del circuito tiene que ver con la resolucin de problemas y con el anlisis numrico. Cuando se analiza un problema o se disea un circuito, por ejemplo, se necesita calcular valores para voltaje, corriente y potencia. Adems del valor numrico, la respuesta debe incluir la unidad. El sistema de unidades que se utiliza para este propsito es el sistema SI (Sistema Internacional), un sistema unificado de medicin mtrica que abarca no slo las unidades de longitud, masa y tiempo, los conocidos MKS (metros, kilogramos y segundos), sino tambin unidades de cantidades elctricas y magnticas.

Variables de circuitos. Cada da que pasa se incorporan ms equipos elctricos o electrnicos a la solucin de problemas al hombre. La electricidad ha provocado una gran revolucin en el mundo. De ah, la gran importancia que tiene el estudio de los fenmenos elctricos.Voltaje y corriente. La separacin de cargas requiere de una fuerza elctrica (voltaje) y el movimiento de cargas crea un fluido elctrico (corriente). Para separar cargas positiva se requiere una inversin de energa. El voltaje es el trabajo (la energa) por unidad de carga necesitada en la separacin. El voltaje o diferencia de potencial entre dos puntos, es la energa que se requiere para transportar una unidad de carga entre los dos puntos.Potencia y Energa. La potencia es la velocidad con que se hace un trabajo. Y para hacer un trabajo se requiere energa. La potencia es la velocidad con que se transforma la energa.Circuitos resistivos. Aquellos en los que los receptores son resistencias, se clasifican en tres tipos principales de acuerdo con el tipo de conexin de las resistencias: Circuitos serie. Son aquellos en los que las resistencias se colocan una detrs de la otra de forma que el final de cada resistencia se conecta con el principio de la siguiente (llamamos principio de una R al lugar por el que le llega la resistencia y final al punto por el que sale) y as sucesivamente. En este tipo de conexin, todos los receptores son recorridos por la misma corriente, la tensin del generador se reparte entre los receptores y, como peculiaridad, presenta el inconveniente de que cuando uno de los receptores deja de funcionar, por avera o desconexin, deja de funcionar la totalidad del circuito. En un circuito serie se cumplen las siguientes ecuaciones: I = I1 = I2 = I3 = ... U = U1 + U2 + U3 + ... R = R1 + R2 + R3 +

Circuitos paralelo. Son aquellos en los que los principios de las resistencias se encuentran unidos entre s mediante un cable, y los finales de las resistencias tambin estn unidos entre mediante otro cable. En este caso todos los receptores se encuentran sometidos al mismo voltaje y es el tipo de conexin ms frecuente, la que tenemos en casa. En un circuito paralelo se cumplen las siguientes ecuaciones: I = I1 + I2 + I3 + ... U = U1 = U2 = U3 = ... 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +

Circuitos mixtos. Se resuelven como una combinacin de los dos casos anteriores. La figura de la parte superior derecha de esta entrada es un ejemplo de este tipo de circuitos.

Relacin Voltio-Amperio de los elementos circuitales. Los voltios y los amperios son unidades utilizadas para medir las propiedades de la electricidad. Los amperios (o amps) son la cantidad de electricidad que fluye a travs de un cable. El voltaje es la presin, es decir, la cantidad de electricidad en relacin a la capacidad del cable. Voltios: la cantidad de tensin se determina por la relacin de las cargas positivas hacia las cargas negativas. Si hay ms carga positiva y menos carga negativa, entonces sta fluir lentamente y tendr una alta tensin (alta presin). Y tambin ocurrir en sentido contrario. Amperios: Mientras el voltaje es un rango, los amperios son una cantidad. Usando la comparacin del agua de nuevo, los voltios miden la presin del agua, mientras que los amperios miden la cantidad de agua.El resistor o resistencia es el elemento circuital ms simple y de mayor uso. Se caracteriza porque su parmetro circuital ms relevante es la propiedad que se conoce con el nombre de resistencia. Cuando los electrones pasan a travs de un material, ocurren numerosas colisiones con la celosa o red de los tomos que forman la estructura cristalina del material. En promedio, este fenmeno se opone (o resiste) al movimiento de los electrones. Mientras mayor sea el nmero de colisiones, mayor ser la resistencia que presenta el material a la circulacin o paso de electrones. Estas colisiones no son elsticas, por lo que hay prdida de energa (desde el punto de vista de la energa asociada con los electrones) en cada una de ellas. La reduccin de energa por unidad de carga se interpreta como cada de potencial a travs del material. La energa "perdida" se transforma en energa trmica y pasa al medio ambiente en forma de calor.Veamos cmo se resuelve un circuito en serie con 3 resistencias:

Lo primero ser calcular la resistencia total. Esta resistencia total tambin se llama equivalente, por que podemos sustituir todos las resistencia de los receptores en serie por una sola del valor de la resistencia total. Fjate en el circuito siguiente:

Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 5 + 15 = 30. El circuito equivalente quedara como el de la derecha con una sola resistencia de 30 ohmios. Ahora podramos calcular la Intensidad total del circuito. Segn lal ey de ohm:

It = Vt/Rt = 6/30 = 0,2 A que resulta que como todas las intensidades en serie son iguales:

It = I1 = I2 = I3 = 0,2A Todas valen 0,2 amperios.

Ahora solo nos queda aplicar la ley de ohm en cada receptor para calcular la tensin en cada uno de ellos:

V1 = I1 x R1 = 0,2 x 10 = 2V

V2 = I2 x R2 = 0,2 x 5 = 1V

V3 = I3 x R3 = 0,2 x 15 = 3V

Ahora podramos comprobar si efectivamente las suma de las tensiones es igual a la tensin total:

Vt = V1 + V2 + V3 = 2 + 1 + 3 = 6 V Como ves resulta que es cierto, la suma es igual a la tensin total de la pila 6 Voltios.

Recuerda: Para tener un circuito resuelto por completo es necesario que conozcas el valor de R, de I y de V del circuito total, y la de cada uno de los receptores. En este caso sera:

Vt, It y Rt

V1, I1 y R1

V2, I2 y R2

V3, I3 y R3

Como ves ya tenemos todos los datos del circuito, por lo tanto Ya tenemos resuelto nuestro circuito en serie!.

Puede que nos pidan calcular las potencias en el circuito. En este caso sabiendo la frmula la potencia que es P = V x I

Pt = Vt x It = 6 x 0,2 = 1,2w

P1 = V1 x I1 = 2 x 0,2 = 0,4w

P2 = V2 x I2 =1 x 0,2 = 0,2w

P3 = V3 x I3 = 3 x 0,2 = 0,6w

Fjate que en el caso de las potencias la suma de las potencias de cada receptor siempre es igual a la potencia total ( en serie y en paralelo) Pt = P1 + P2 + P3.

Si no s piden la energa consumida en un tiempo determinado solo tendremos que aplicar la frmula de la energa E = P x t. Por ejemplo vamos hacerlo para 2 horas.

Et = Pt x t = 1,2 x 2 = 2,4 wh (vatios por hora). Si nos piden en Kwh (kilovatios por hora) antes de aplicar la frmula tendremos que pasar los vatios de potencia a kilovatios dividiendo entre mil.

Pt = 0,0012 x 2 = 0,0024Kwh

Tambin podramos calcular las energa de cada receptor: E1 = P1 x t ; E2 = P2 x t ...., pero eso ya lo dejamos para que lo hagas tu solito.

Vamos a calcular un circuito en paralelo.

Podramos seguir los mismos pasos que en serie, primero resistencia equivalente, luego la It, etc. En este caso vamos a seguir otros pasos y nos evitaremos tener que utilizar la frmula de la resistencia total.

Sabemos que todas las tensiones son iguales, por lo que:

Vt = V1 = V2 = V3 = 5V; todas valen 5 voltios.

Ahora calculamos la intensidad en cada receptor con la ley de ohm I = V / R.

I1 = V1 / R1 = 5/10 = 0,5A

I2 = V2 / R2 = 5/5 = 1A

I3 = V3 / R3 = 5/15 = 0,33A

La intensidad total del circuito ser la suma de todas las de los receptores.

It = I1 + I2 + I3 = 0,5 + 1 +0,33 = 1,83A Date cuenta que la I3 realmente es 0,333333333... por lo que cometeremos un pequeo error sumando solo 0,33, pero es tan pequeo que no pasa nada.

Nos falta algo para acabar de resolver el circuito? Pues NO, Ya tenemos nuestro circuito en paralelo resuelto! Fcil no?.

Repito que podramos empezar por calcular Rt con la frmula, pero es ms rpido de esta forma. Si quieres puedes probar de la otra manera y vers que te dar lo mismo.

Para calcular las potencias y las energas se hace de la misma forma que en serie.

Dado el circuito de la siguiente figura, calcule todas las magnitudes elctricas del mismo. V4 V2 V

SOLUCIN Comenzaremos por calcular la resistencia equivalente de todo el circuito (Req). Inicialmente sustituimos, por un lado, R1 y R2 por su equivalente, y por otro, R3 y R4 por la resistencia equivalente de ambas. Dado que R1 y R2 estn en paralelo, su equivalente ser:Dado que R1 y R2 estn en paralelo, su equivalente ser:

La equivalente de R3 y R4, al estar en serie tendremos:

El circuito simplificado queda de la siguiente forma:

A continuacin calculamos la resistencia equivalente de R3,4 , R5 y R6, y dado que estn en paralelo tendremos:

de esta forma el circuito queda de la siguiente forma:

Finalmente calculamos la resistencia equivalente del circuito, para lo cual sumamos el valor de R1,2 y R3a6, puesto que estn en serie.

El circuito simplifica final es el que se muestra en la figura siguiente:

Una vez calculada la resistencia equivalente del circuito, se proceder con el clculo de tensiones e intensidades de cada uno de los circuitos simplificados, hasta llegar al circuito de partida, donde adems, calcularemos las potencias disipadas por cada una de las resistencias, cuya suma deber coincidir con la potencia total calculada en el circuito de la Req.

Teorema de redes y elementos almacenadores en energa.Fuentes dependientes.Son fuentes dependientes aquellas cuya tensin o corriente es proporcional a la tensin o corriente por alguna rama del circuito.

Tipos de fuentes dependientesTenemos cuatro tipos posibles: Fuente de tensin controlada por tensin. ganancia de tensin en cto. ab. (adimensional)

Fuente de corriente controlada por corriente. ganancia de corriente en ccto. (adimensional)

Fuente de tensin controlada por corriente. resistencia de transferencia o transresistencia ()

Donde:

Fuente de corriente controlada por tensin. transconductancia (-1)

Donde:

Casos particulares que permiten una clara simplificacin:1. Fuente de tensin controlada por su propia corriente.

V= R I1, se puede considerar que la fuente equivale a una resistencia de valor R = 2. Fuente de corriente controlada por su propia tensin.

I = V1/R se puede considerar la fuente como una resisten-cia de valor

Movilidad y transformacin de fuentes: Las reglas vistas siguen siendo vlidas, aunque hay que tener cuidado para no perder la referencia de la fuente.ElTeorema de superposicinse aplica solo a las fuentes independientes, las fuentes dependientes no se pueden anular.El mtodo de anlisis por mallas y nodoses idntico al visto anteriormente, pero hay que aadir una nueva ecuacin relacionada con la fuente dependiente.