Semana 15 - Corriente Alterna

SEMANA 15

CORRIENTE ALTERNA

PROPÓSITOS 1.- La forma en que los fasores facilitan la descripción de cantidades que varían en forma sinusoidal. 2. A analizar un circuito L-R-C en serie con fem sinusoidal. 3. Qué determina la cantidad de energía que fluye hacia dentro o hacia fuera de un circuito de corriente alterna. 4. Cómo responde un circuito en serie L-R-C a fuentes de fem sinusoidales de diferentes frecuencias. 5.- Por qué son útiles los transformadores y cómo funcionan. 6.- Identifica las características de la inducción electromagnética construyendo un generador y motor eléctrico. Laboratorio Nº 08.

Fasores y corrientes alternas

v e i, son instantáneos. V e I, son máximos o amplitudes.

Diagramas de fasores

Valores cuadráticos medios (rms)

Igualmente determinamos el valor

Resistencia y reactancia

Inductor en un circuito de ca

Capacitor en un circuito de ca

Comparación de los elementos de un circuito de ca

El circuito L-R-C en serie

Definimos la impedancia Z de un circuito de ca como la razón entre la amplitud del voltaje entre las terminales del circuito y la amplitud de la corriente en el circuito.

Potencia de un circuito general de ca

Transformadores

Consideraciones de energía para los transformadores

EJEMPLO 01: La placa en la parte posterior de una computadora personal indica que toma 2,7 A de una línea de 120 V y 60 Hz. Para esta computadora, ¿cuáles son los valores de a) la corriente media, b) la media del cuadrado de la corriente y c) la amplitud de la corriente?

3.- Una corriente sinusoidal i = Icosωt tiene un valor rms, Irms=2.10 A. a) ¿Cuál es la amplitud de corriente? b) La corriente se hace pasar a través de un circuito rectificador de onda completa. ¿Cuál es la corriente de valor medio rectificada? c) ¿Qué es mayor: Irms o Ivmr? Explique utilizando gráficas de i2 y de la corriente rectificada.

5.- Una amiga trae de Europa un aparato que, según ella, es la mejor cafetera del mundo. Por desgracia, el aparato está diseñado para operar en una línea de 240 V y obtener los 960 W de potencia que necesita. a ) ¿Qué puede hacer nuestra amiga para utilizar la cafetera a 120 V? b) ¿Qué corriente tomará la cafetera de la línea de 120 V? c) ¿Cuál es la resistencia de la cafetera? (Los voltajes son valores rms.)

6.- Un transformador conectado a una línea de ca de 120 V (rms) debe suministrar 12 V (rms) a un dispositivo electrónico portátil. La resistencia de la carga en el secundario es de 5Ω. a) ¿Cuál debe ser la razón entre las espiras del primario y el secundario del transformador? b) ¿Qué corriente rms debe suministrar el secundario? c) ¿Cuál es la potencia media que se entrega a la carga? d ) ¿Qué resistencia conectada directamente a la línea de 120 V consumiría la misma potencia que el transformador?

8.- Usted planea llevar su secadora para el cabello a Europa, donde las tomas eléctricas son de 240 V en vez de 120 V, como en Estados Unidos. El aparato genera 1600 W a 120 V. a ) ¿Qué podría hacer para poder operar su secadora en la línea de 240 V en Europa? b ) ¿Cuál es la corriente que tomaría la secadora de una toma en Europa? c ) ¿Qué resistencia parecería tener la secadora al operar a 240 V?

Se conectan en serie un resistor de 30 Ω y un inductor de 0,1 H a una fuente de voltaje alterna que suministra V = 200.cos (300t) V. Si inicialmente no circula corriente por el circuito, determine una expresión para la corriente en el tiempo t.