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CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA
En m�dulos anteriores se describi� la corriente directa, fundamentalmente como una corriente en la cual la direcci�n de la corriente no var�a, o dicho de otra manera, la amplitud de la corriente permanece siempre constante. Una corriente alterna es aquella en la cual el flujo de electrones cambia de direcci�n por periodos de tiempo, este cambio de direcci�n de la corriente se manifiesta en los elementos de medida, como un cambio en la amplitud de dicha corriente. Un circuito de AC esta constituido fundamentalmente por una fuente de AC, dicha fuente proporciona un voltaje sinusoidal (fem) como se muestra en la ecuaci�n 1:
Donde Vmax es voltaje m�ximo que entrega el generador, esto debido a la que el valor m�ximo de la funci�n seno, equivale a 1. Por otro lado la gr�fica funci�n seno demuestra la forma en que varia el voltaje entregado por la fuente de AC. Los argumentos de la funci�n seno demuestran que el voltaje entregado por la fuente depende del valor del t y de un par�metro llamado frecuencia, la cual entraremos a discutir seguidamente: La grafica 1 muestra la representaci�n de una se�al senoidal donde, como se ha explicado, Vmax representa el valor m�ximo de voltaje entregado por la fuente; el par�metro T que se muestra en dicha figura representa el periodo de la se�al. PERIODO: el periodo de una se�al es el tiempo que se demora la se�al en repetirse, como se muestra en la figura 1 cada T segundos la se�al se repite. Con base en el periodo se define otro par�metro llamado FRECUENCIA, el cual representa el n�mero de ciclos por segundo, es decir, el n�mero de veces que la se�al se repite por unidad de tiempo:
Donde f es la frecuencia y tiene unidades de ciclos por segundo o Hertz. Fase de una se�al: Se dice que dos se�ales est�n en fase, cuando alcanzan su m�ximo valor en el mismo instante. La fase es tambi�n un par�metro dentro del argumento de la funci�n seno que determina la forma de la se�al de voltaje entregada por la fuente.
CIRCUITOS DE AC RESISTIVOS. Considere un circuito como el que se muestra en la figura 3, formado por una fuente de AC sinusoidal y una resistencia.
Recuerde que seg�n la ley de voltajes de Kirchhoff, el voltaje en los terminales de la resistencia es igual al voltaje entregado por la fuente, es decir, el voltaje en el instante t (voltaje instant�neo) en la resistencia es: por consiguiente la corriente a trav�s de la resistencia es:
Una mirada a las ecuaciones 4 y 5 muestra que los valores de voltaje y corriente, ambos dependiendo de la funci�n Sen(2.pi.f.t), alcanzan sus valores m�ximos en el mismo instante de tiempo, raz�n por la cual, de acuerdo con la definici�n de fase de una se�al, se concluye que el voltaje y la corriente en un circuito puramente resistivo, est�n en fase. Advi�rtase ahora que el valor promedio de la corriente en un circuito como el mostrado en la figura anterior es cero, puesto que la corriente es positiva el mismo tiempo que es negativa. Aun as�, hay perdida de energ�a en el resistor, dado que el sentido de la corriente no afecta el funcionamiento del mismo, pues sin importar la direcci�n de la corriente, el paso de los electrones a trav�s de la resistencia, produce un aumento en la temperatura y por tanto una p�rdida de la energ�a. En los circuitos de corriente continua, se estableci� que la potencia disipada en un resistor es igual a cuadrado de la corriente por el valor de la resistencia: Obs�rvese que dado que el valor de la corriente esta elevado al cuadrado, no importa el signo de la misma. Pero por otro lado la potencia disipada por un resistor por el cual pasa una corriente con valor m�ximo Imax no es igual a Imax2 R puesto que el valor m�ximo de corriente solo se obtiene en periodos de tiempo muy cortos, por lo cual se utiliza el valor rms de la se�al (ra�z cuadrada media) que equivale a la ra�z cuadrada del valor promedio del cuadrado de la corriente, es decir:
CIRCUITOS DE AC CAPACITIVOS. Si se tiene un circuito capacitivo como el que se muestra en la figura, el voltaje en el capacitor debe ser igual al voltaje en la fuente suponga una fuente de voltaje sinusoidal con frecuencia "f", seg�n las leyes de Kirchhoff.
Ahora bien, como el capacitor es un elemento que almacena carga y dicha carga es igual a Q=CV donde c es la capacitancia y v el voltaje en el capacitor, y la raz�n de cambio de la carga en el tiempo (la derivada) es igual a la corriente, por lo cual tenemos que: Ahora, con un an�lisis poco profundo, es posible observar que la corriente y el voltaje en un circuito capacitivo no est�n en fase, pues las funciones seno y coseno est�n desfasadas un �ngulo de 90 grados, por todo esto podemos concluir que: "Para una fem aplicada sinusoidalmente en un circuito capacitivo, la corriente siempre adelanta al voltaje por un �ngulo de 90�". Por otro lado, la corriente tiene su valor m�ximo cuando cos(x)=1 (recuerde que el valor m�ximo de las funciones seno y coseno es 1). Donde w=2.(pi).f y se conoce como frecuencia angular. La corriente en el capacitor se puede tambi�n expresar en funci�n de un par�metro denominado reactancia capacitiva: Donde y esta medida en ohmnios.
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