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7/26/2019 Conceptos Bsicos Mtodos Elctricos II Unidad 1
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Ingeniera en Geociencias.
Materia: Mtodos elctricos 2.
Trabajo: Investigacin Unidad 1.
Alumno: Victor Manuel Del ngel Hernndez.
Maestro: Miguel Martnez Flores.
Semestre: 4 N de Control: 14071553
Grupo: 4522-C Saln: Z-13 Hora: 09:00 - 10:00
Enero - Mayo 2016.
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Campo elctrico.
Campo es un espacio dotado de propiedades medibles. El campo de
fuerzas es
la regin del espacio en donde se dejan sentir los efectos de
fuerzas a distancia.Mich ael Faradayfue quien introdujo el trmino
de campo elctrico para referirse
a la influencia que ejerce un cuerpo cargado elctricamente sobre
el espacio que
lo rodea.
Las cargas elctricas originan influencias en el espacio fsico
que las rodea por
tanto, el espacio que rodea una carga elctrica se encuentra el
campo de la
fuerza elctrica de la carga. La carga crea una tensin en el
campo que obliga a
otras cargas a moverse hacia ella o alejarse de ella. A mayor
valor de la carga
mayor ser la alteracin del espacio que la rodea.
Si definimos la fuerza entre dos cargas y , separadas por una
distancia, entonces:
Donde la fuerza se expresa en N (Newtons)
Las Lneas de FuerzaSon las lneas que se utilizan para
representar grficamente el campo elctrico,
las cuales son tangentes, en cada punto, a la intensidad del
campo.
Se puede apreciar que el valor de la intensidad en una zona o
punto determinado
por la densidad de las lneas, en las zonas de mayor intensidad
las lneas estn
ms juntas y en las de menor ms separadas. Cuando ms cercanos al
objetos
cargado, las lneas estn ms cercas una de otras, por ser regiones
donde hay
mayor concentracin de lneas de fuerza sobre la carga prueba. De
igual manera
podemos decir que donde hay menor concentracin de lnea de
fuerza, menor
es la fuerza que experimenta la carga prueba.
Las lneas de fuerza de un campo elctrico se pueden materializar,
al producir
campos elctricos intensos. Como en la siguiente figura que
muestra el campo
producido por dos cargas:
Caractersticas de las lneas de fuerza:
Estas lneas no podrn cruzarse, ya que en cada punto existe una
nica
direccin para el campo elctrico y, en consecuencia, por cada
punto pasa unanica lnea de fuerza"
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Intensidad del campo elctrico
"Toda puesta prxima a una carga fuente est sometida a una fuerza
elctrica".
Para determinar el campo elctrico se utiliza una magnitud fsica
denominada
"intensidad del campo elctrico"
La intensidad E del campo elctrico en un punto es una
magnitud
vectorial que se mide por el cociente entre la fuerza F que
ejerce el campo sobre
una carga de prueba positiva + qo, colocada en el punto y el
valor de dicha carga.
La intensidad del campo elctrico (E) en un punto dado es
cociente entre la
fuerza (F) que el campo ejerce sobre una carga de prueba situada
en el punto y
el valor (q) de dicha carga. Se expresa
La unidad de campo en el SI: es newton sobre coulomb (N/C)La
direccin y el sentido de dicha fuerza del vector campo elctrico es
igual a la
direccin y sentido de la fuerza que acta sobre la carga en dicho
punto.
Intensid ad del campo elctric o p rod uc ido p or c argas
Campo elctr ico de un a carga pu ntu al
El campo elctrico producido por una carga en cada punto depende
del valor de
la carga y de la posicin del punto con respecto a la carga que
crea el campo
elctrico.
Por tanto el campo elctrico creado por una carga puntual es
directamente
proporcional a valor de la carga Q e inversamente proporcional
al valor alcuadrado de la distancia del puto considerado.
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El campo elctrico producido por cargas puntuales.
Si en lugar de tener dos cargas puntuales hay tres o ms, podemos
aplicar el
Principio de Superposiciny obtener la intensidad del campo
elctrico sumando
vectorialmente las intensidades del campo elctrico creado por
cada una de lascarcas como si estuvieran solas.
El campo elctrico producido por una carga esfrica
El campo elctrico de una esfera con carga Q, distribuida
uniformemente, es
igual al campo elctrico producido por una carga puntual dentro
de la misma
esfera
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Voltaje.
El Voltaje o la diferencia potencial elctrica es una comparacin
de
laenerga que experimenta una carga entre dos ubicaciones.
Para comprender este concepto de forma ms simple, pensemos
en
unmaterial con una cargaelctrica de ms electrones de lo que sus
tomos
pueden sostener (ionizado negativamente) y un material carente
de electrones
(ionizado positivamente).
El voltaje es el diferencial elctrico entre ambos cuerpos,
considerando que si
ambos puntos establecen un contacto de flujo de electrones
ocurrira unatransferencia de energa de un punto al otro, debido a
que los electrones (con
carga negativa) son atrados por protones (con carga positiva), y
a su vez, que
los electrones son repelidos entre s por contar con la misma
carga.
Cuando hablamos del voltajede una batera o el voltaje que se
puede obtener
de un tomacorriente en la pared, estamos hablando de una
diferencia de
potencial. En el primer caso es una fuente de voltaje de
corriente directa y en
el segundo una fuente de voltaje de corriente alterna.
Tal vez la forma ms fcil de entender el significado de un
voltaje es haciendo
una analoga con un fenmeno de la naturaleza. Si comparamos el
flujo de la
corriente continua con el flujo de la corriente de agua de un ro
y alvoltajecon
la altura de una catarata (cada de agua), se puede entender a
que se refiere el
trmino voltaje (diferencia de potencial), que sera la altura
(diferencia de
alturas) de la cada de agua.
La diferencia de potencial se entiende mejor cuando se habla de
la energa
potencial. La energa es la capacidad de realizar trabajo y la
energa potencial
es la energa que se asocia a un cuerpo por la posicin que tiene.
(en nuestro
caso es la altura de la catarata)
Dos casos posibles:
Una fuente que entregue un voltajeelevado con poca corriente. El
caso de
una cada de agua muy alta con poco caudal (poca corriente de
agua)
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Una fuente que entregue un voltaje pequeo pero mucha corriente.
El caso
de una cada de agua pequea con mucho caudal (mucha corriente de
agua).
Un caso interesante es aquel en que la fuente tiene un valor de
voltajeelevado
y entrega mucha corriente. Este caso se presentara en una cada
de agua muy
alta con un caudal muy grande. Este caso en especial nos indica
que tenemos
una fuente de voltaje con gran capacidad de entrega de potencia.
Acordarse de
la frmula de potencia.
Potencia = Voltaje x Corriente = V x I
Capacitancia.
La capacitancia es la capacidad que tienen los conductores
elctricos de poder
admitir cargas cuando son sometidos a un potencial. Se define
tambin, como la
razn entre la magnitud de la carga (Q) en cualquiera de los
conductores y la
magnitud de la diferencia de potencial entre ellos (V). Es
entonces la medida de
la capacidad de almacenamiento de la carga elctrica.
El Voltaje es directamente proporcional a la carga almacenada,
por lo que se daque la proporcin Q/V es constante para un capacitor
dado.La capacitancia se
mide en Coulumb/ Volt o tambin en Farads o Faradios (F).La
capacitancia es
siempre una magnitud positiva.
Existen diversos tipos de capacitores, los cuales posee
propiedades y
caractersticas fsicas diferentes, entre los cuales se
encuentran:
Caractersticas de los capacitores elctricos de aluminio:
Son populares debido a su bajo costo y gran capacitancia por
unidad de
volumen Existen en el mercado unidades polarizadas y no
polarizadas.
Son del tipo de hojas metlicas, con un electrlito que puede ser
acuoso,
en pasta o "seco" (sin agua).
C = Q / V
Capacitores elctricos de aluminioCapacitores de tantalio
Capacitores elctricos de cermica
Capacitores Papel y Plsticos
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Caracterstica de los capacitores elctricos de tantalio:
Son ms flexibles y confiables, y presentan mejores
caractersticas que
los electrolticos de aluminio, pero tambin su costo es mucho
ms
elevado.
Caractersticas de los capacitores elctricos de Cermica
Bajo costo, reducido tamao, amplio intervalo de valor de
capacitancia y
aplicabilidad general en la electrnica.
Son particularmente idneos para aplicaciones de filtrado,
derivacin y
acoplamiento de circuitos hbridos integrados, en las que es
posible
tolerar considerables cambios en la capacitancia.
Caractersticas de los capacitores elctricos de papel o
plastico:
El papel, el plstico y las combinaciones de ambos se utilizan en
una granvariedad de aplicaciones, como filtrado, acoplamiento,
derivacin,
cronometraje y suspensin de ruido
Son capaces de funcionar a altas temperaturas, poseen alta
resistencia
de aislamiento, buena estabilidad.
Caracterstica de los capacitores de mica y vidrio:
Los capacitores con dielctrico de mica y vidrio se aplican
cuando se
requiere carga elctrica alta y excelente estabilidad con
respecto a la
temperatura y frecuencia.
Los capacitores de mica existen en el mercado con una gran
diversidad
de tamaos.
Tanto los capacitores de mica como los de vidrio son estables
con
respecto a la temperatura. Para algunos valores de capacitancia
es
posible que el coeficiente de temperatura sea cero.
En trminos generales podemos decir que la capacitancia es la
cualidad que
tienen los diferentes tipos de condensadores para liberar una
cierta cantidad de
energa en un determinado momento.
Hoy en da los condensadores son de mucha utilidad para la
fabricacin de
equipos electnicos, como radios, ordenadores, televisores, etc.,
ellos
proporcionan el almacenamiento temporal de la energa en un
circuito.
Todas esta teorias de la capacitancia de los condesadores que
hoy se utilizan
nacieron gracias a la iniciativa del cientfico Michael Faraday,
ya que su
ExperimentalResearches in Electricity, a finales del XIX pudo
descubrir gran
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parte de lo que conocemos como la Leyes de Electricidad y
Magnetismo.
CORRIENTE ELCTRICA.
Una corriente elctrica se produce cuando existe un movimiento de
cargas en un
medio, el cual puede ser un slido, un lquido o gas.
En el caso de los slidos, son llamados conductores, los cuales
se caracterizan
por ser elementos que tienen electrones libres de valencia, al
estar sometidos a
una diferencia experimenta un movimiento, originando una
corriente elctrica. En
la mayora de los casos son los electrones los que se "mueven".En
cambio en los lquidos, es necesario tener alguna solucin que se
disocie al
colocar un ctodo y un nodo. Las cargas libres que se mueven son
iones, libres
positivos y negativos, de esta manera los iones positivos se irn
al nodo y los
iones negativos al ctodo, produciendo finalmente una corriente
elctrica que
durar hasta que termine el movimiento de iones.
En los gases al ionizarse producto de un campo elctrico se
tienen iones
positivos, negativos y tambin electrones libres en movimientos,
los que
producen finalmente una corriente elctrica.
TIPOS DE CORRIENTE
Se denomina corriente alterna(abreviada CAen espaol y ACen
ingls), lacual tiene la particularidad de cambiar de magnitud y
sentido de maneraperidica. La forma de oscilacin de la corriente
alterna ms comnmenteutilizada es la de una oscilacin senoidal,
puesto que se consigue unatransmisin ms eficiente de la energa. Sin
embargo, en ciertas aplicaciones seutilizan otras formas de
oscilacin peridicas, tales como la triangular o lacuadrada.
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Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual
la electricidad llegaa los hogares y a las empresas. Sin embargo,
las seales de audio yde radio transmitidas por los cables
elctricos, son tambin ejemplos decorriente alterna..
Corriente Continua
La corriente continua ocorriente directa(CC en espaol, en ingls
DC,
de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a travs
deun conductorentre dos puntos de distinto potencial. A diferencia
de la corrientealterna (CA en espaol, AC en ingls), en la corriente
continua las cargaselctricascirculan siempre en la misma direccin
(es decir, los terminales demayor y de menor potencial son siempre
los mismos). Aunque comnmente seidentifica la corriente contina con
la corriente constante (por ejemplo lasuministrada por una batera),
es continua toda corriente que mantenga siemprela misma
polaridad.
Tambin se dice corriente continua cuando los electrones se
mueven siempreen el mismo sentido, el flujo se denomina corriente
continua y va (por convenio)
del polo positivo al negativo.
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Corriente real y convencional
La corriente convencional establece que una carga negativa que
se mueve encierto sentido, equivale a una carga positiva de igual
valor, que se mueve ensentido contrario. Lo anterior permite
establecer que una carga negativa en
movimiento siempre deber imaginarse como una carga positiva que
se mueveen sentido contrario.
Corriente Rectificada
En electrnica, un rectificadores el elemento o circuito que
permite convertirla corriente alterna en corriente continua aunque
tambin son llamadosdiodos. Esto se realiza utilizando diodos
rectificadores, yasean semiconductores de estado slido, vlvulas al
vaco o vlvulas gaseosascomo las de vapor de mercurio.
Resistencia elctrica
Es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto
grado al paso dela corriente elctrica. En funcin del valor de esta
propiedad, los materiales seclasifican en conductores,
semiconductoreso aislantes:
Conductores:Son los elementos que presentan una oposicin muy
pequea alpaso de los electrones a travs de ellos; es decir,
presentan una resistenciaelctrica muy baja. Como ejemplo de buenos
conductores elctricos podemosnombrar a los metales.
Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que
tienen laparticularidad de que bajo ciertas condiciones, se
comportan como conductores.Cuando estas condiciones no se dan, se
comportan como aislantes. Comoejemplo podemos nombrar al germanio,
al silicio, al arseniuro de galio...
Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el
paso de loselectrones a travs de ellos. Como ejemplo podemos
nombrar a los plsticos.
Resistencia
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo
(l),de su seccin (s) y del material con el que est fabricado,
mediante lasiguiente expresin:
Donde: R= resistencia. = resistividad. L= longitud. s=
Seccin.
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Resist iv idad
La constante de proporcionalidad r se denomina resistividad, que
depende delmaterial con que est fabricado el conductor y de la
temperatura. A la inversa dela resistividad se le denomina
conductividad s:
Unidades
La unidad de la resistencia elctrica es el ohmio, que se
representa porla letra griega (omega). El ohmio se define como la
resistencia queopone al paso de corriente elctrica, una columna de
mercurio de 106'3centmetros de longitud y 1 milmetro de seccin.
Los mltiplos del son el kilo-ohmio (K) que equivale 1.000 , y
elmega-ohmio (M) que equivale a 1.000 K, es decir a 1.000.000 .
