LABORATORIO Nº5 FÍSICA III “Corriente Alterna”

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA           FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

   LABORATORIO Nº5

FÍSICA III

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“Corriente Alterna”

PROFESORA:

LIC. ALEJANDRA ALTAMIRANO

INTEGRANTES:

CABELLO CANDELA LUIS AARON

ORDOÑEZ AIRA MARCO ANTONIO

QUISPE ENRIQUEZ JEANNIE LALESHKA

TORRE TOMAS ERICK

2015

OBJETIVOS

• Familiarizar al estudiante con algunos conceptos de la corriente alterna (valores eficaces y relaciones vectoriales).
• Conocer las características de la corriente alterna, y su efecto sobre resistencias, condensadores y bobinas.
• Estudiar el comportamiento de una lámpara fluorescente.

MARCO TEÓRICO:

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radiotransmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

1. Diferencias con la corriente continua

La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo cual no es muy práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

1.  Valores eficaces de voltaje e intensidad de corriente

Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:        

• La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad los circuitos de alterna.

• Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier.

• Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica.

• Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores.

Onda sinusoidal[pic 4]

Una señal sinusoidal, a (t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos, como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:[pic 5]

Donde:

A0: es la amplitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico).

ω: la pulsación en radianes/segundo.

t: el tiempo en segundos

β: el ángulo de fase inicial en radianes.

Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para ingenieros, la fórmula anterior se suele expresar como:

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f: es la frecuencia en hercios(Hz) y equivale a la inversa del período . Los valores más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.

A continuación se indican otros valores significativos de una señal sinusoidal:

• Valor instantáneo a (t): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.

• Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0.

• Valor medio (Amed ): Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El valor medio se puede interpretar como la componente de continua de la onda sinusoidal. El área se considera positiva si está por encima deleje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es la siguiente:

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• Pico o cresta: Valor máximo, de signo positivo (+), que toma laonda sinusoidal del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0".

• Valor eficaz (A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorífico que su equivalente en corriente continua. Matemáticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantáneos alcanzados durante un período:[pic 8]

En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.).Matemáticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:[pic 9]

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