Ondas De Corriente Electrica

Formas de onda de corriente alterna

A menudo es muy útil saber cómo cambian la corriente y la tensión al transcurrir el tiempo. La forma más fácil de hacer esto consiste en graficar una forma de onda en papel milimétrico, con lo cual se obtiene una representación gráfica de la corriente y la tensión. Una forma de onda muestra la magnitud y dirección de la corriente o la tensión en cualquier instante. Para graficar una forma de onda, se definen los dos ejes como se ilustra en la figura. Un eje, generalmente el vertical, es el de corriente o de tensión y se grafica con el número adecuado de divi­siones de corriente o tensión. Generalmente, el otro eje es el eje de tiempo, y se divide en unidades adecuadas de tiempo, por ejemplo, segundos. Con los ejes identificados, se puede graficar la corriente o tensión en cada unidad de tiempo, como un punto en la gráfica. Y cuando todos los pun­tos se unen con una línea continua, la figura resultante es la forma de onda.

A veces, cuando se estudian fuentes de potencia de c-a, se desea conocer cómo varía la tensión de un generador al cambiar la posición de la armadura durante su rotación. En este caso, en lugar de marcar el eje horizontal en unidades de tiempo, se dividiría en grados de rotación. Entonces, la forma de onda indicará la magnitud y polaridad de la tensión para cada posición de la armadura.

La polaridad y magnitud de una corriente o una tensión continuas nunca cambian. Por lo tanto, la forma de onda de una tensión continua de 2 volts sería una línea recta.

Una corriente o una tensión alternas cambian tanto en magnitud como en polaridad. Esto puede apreciarse por la forma de onda de una corriente alterna. Cuando la onda está arriba de la línea de corriente cero, la corriente fluye en una dirección, a la que se le llama dirección positiva, en este caso. Cuando la onda está debajo de la línea de corriente cero, como se muestra en color, la corriente ha invertido su sentido y fluye en la dirección opuesta.

La onda sinusoidal

La tensión producida por el generador simple de c-a descrito anteriormente, tiene una forma de onda característica que es importante en el estudio de toda la teoría de circuitos de c-a. Esta forma de onda re­presenta la tensión de salida del generador durante una revolución com­pleta de la armadura. La tensión comienza en cero cuando la armadura no corta líneas magnéticas de fuerza. Al girar la armadura, la tensión aumenta desde cero hasta un valor máximo en una dirección. Luego disminuye otra vez hasta cero. En este punto la tensión cambia de pola­ridad y aumenta hasta que llega a un máximo con esta polaridad opuesta. Luego disminuye nuevamente hasta cero. Entonces, la armadura del generador ha completado una revolución.

En cada revolución que realice la armadura, la tensión variará en esta misma forma. La onda que representa esta variación de tensión en una revolución completa de la armadura, recibe el nombre de onda sinusoidal. Recibe este nombre del hecho de que la tensión generada en cualquier punto del recorrido de la armadura es proporcional al seno del ángulo entre el campo magnético y la dirección de movimiento de la armadura.

Simetría en la forma de ondas de corriente alterna

La parte de la onda sinusoidal que queda abajo del eje horizontal tiene la misma forma que la parte de arriba del eje, ambas tienen la misma altura y varían de la misma manera. En otras palabras, si la parte negativa de la onda se hiciese girar con respecto al eje y se hiciera coincidir con la parte positiva, ambas mitades de la onda sedan idénticas. Esta simetría entre las partes positiva y negativa de las ondas es característica de las tensiones y corrientes alternas. Cuando la onda no es simétrica con res­pecto al eje horizontal no se trata de c-a pura. Por lo tanto, la corriente o tensión alternas se pueden definir como aquellas que cambian periódicamente de dirección y que, en ambas direcciones varían exactamente en la misma forma.

Al trabajar con c-a, el lector conocerá bien otras ondas además de la sinusoidal. Dos de las más comunes, con las cuales habrá de familia­rizarse, son la onda cuadrada y la onda diente de sierra.

Ondas dientes de sierra en corriente alterna

Probablemente se ha notado que las ondas reciben sus nombres, según sus formas. Por lo tanto, una onda cuadrada es cuadrada, o posiblemente rectangular, y una onda sinusoidal tiene la forma de curva que repre­senta la variación de un seno trigonométrico. Existe otra onda muy común y, en cuanto se sepa su nombre, probablemente se tendrá una buena idea de su forma A ésta se le llama onda diente de sierra y se asemeja mucho a los dientes de una sierra común.

Para comprender cómo se produce una onda “diente de sierra”, primero se debe saber lo que es un aumento lineal de corriente o tensión. Ya se sabe que un cambio instantáneo en corriente o tensión se repre­senta por medio de una onda, por una línea recta vertical. Por ejemplo, las líneas curvas de una onda sinusoidal, indican que la corriente O la tensión cambian en forma no lineal. Esto significa que en cada incre­mento igual o unidad de tiempo, la corriente o la tensión cambian en una cantidad diferente.

Este es un cambio no lineal de corriente. Para cambiar linealmente, la corriente o la tensión deben variar cantidades iguales en intervalos de tiempo iguales. En una onda, un cambio lineal de la corriente o la tensión se representa con una recta inclinada.

La onda diente de sierra comienza en cero y aumenta linealmente a su valor máximo, en una dirección. Luego, instantáneamente desciende a cero, invierte su dirección y aumenta a su valor máximo en esta otra dirección. En el instante en que llega a su valor máximo, comienza a disminuir linealmente, nuevamente a cero.

Circuitos que contienen resistencia, auto inductancia o capacidad

Sea una resistencia conectada entre los bornes de un generador de corriente alterna. La diferencia de potencial instantánea entre los puntos a y b es:

Vab=V senwt

Y la intensidad en la resistencia:

I=Vab/R=V/R sen wt

La intensidad máxima I, o amplitud de intensidad es evidentemente:

I=V/R

Pudiendo escribir, por consiguiente:

i=I senwt

Tanto la intensidad como el voltaje varían con senwt, de modo que la primera está en fase con el segundo.

Según las ecuaciones anteriores las amplitudes de intensidad y voltaje están relacionadas del mismo modo que en un circuito de corriente continua.

Las gráficas siguientes muestran a i y v en función dl tiempo. El hecho de que la curva que representa la intensidad sea la de mayor amplitud en la gráfica.

Se conecta a los bornes de un generador

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