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CONCEPTOS BASICOS DE LAS LEYESELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL



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CONCEPTOS BASICOS DE LAS LEYES

ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

EY DE OHM

Postulada por el físico y matemático alemán George Simon Ohm,es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica,estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicaspresentes en cualquier circuito eléctrico como son:

1. Tensión o voltaje “E”, en volt.

2. Intensidad de la corriente “I”, en ampere.

3. Resistencia “R” en ohm ( ) de la carga o consumidorconectada al circuito

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por un circuitoeléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión ovoltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia enohm de la carga que tiene conectada.Es una de las leyes más importantes de la electricidad. Con ella se

resuelven numerosos problemas de la vida real e introduce unanueva forma para obtener otro nuevo parámetro como lo es la

potencia eléctrica.

APLICACIONES

Mediante la aplicación de la ley de Ohm podemos efectuarcálculos sencillos relacionados con la vida cotidiana. Todo aparatoeléctrico o electrónico depende fundamentalmente de la ley de

ohm, ya que expresa la relación entre tres factoresfundamentales de la electricidad:

1. Voltaje2. Resistencia

3. CorrienteEntonces gracias a esta formula tan sencilla podemos entenderque la corriente de un circuito eléctrico corresponde con respecto

al voltaje basado en un valor de resistencia. Como cuandoalimentas a un aparato eléctrico aplicas un voltaje, dentro delaparato existen circuitos electrónicos que oponen resistencia, y elresultado de esto es una corriente, la cual puede ser calculadainequivocadamente.

Ejemplo:1. ¿Cuál será la intensidad que circula por un calentador

conectado a una red de 110 voltios y que tiene una

resistencia de 11 ohmios?

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Datos:E= 110 voltios

R= 11 ohmios

Solución:

I= E/R I= 110 voltios / 11 ohmios= 10 amperes.

Esto significa que por el calentador están circulando 10 amperes que son los que producenfricción en la resistencia y este calor se aprovecha para calentar el agua.

EY DE KIRCHHOFF

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía yla carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por GustavKirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, peroKirchhoff precedió a Maxwell y gracias a George Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyesson muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corriente y tensiones en cualquier punto

de un circuito eléctrico.Esta ley es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK

para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

“En cualquier nodo, las sumas de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de lascorrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por elnodo es igual a cero”

Esta formula es valida también para circuitos complejos:

La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en coulumbs es elproducto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.

APLICACIONES

La ley de corriente de Kirchhoff como esta escrita es aplicable solamente a circuitos decorriente continua. Puede ser extendida para incluir flujos de corriente que dependen deltiempo.

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EY DE LENZ

Nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido

tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es unaconsecuencia del principio de la conservación de la energía.Cuando varia el flujo magnético que atraviesa una bobina, esta reacciona de tal manera que se

opone a la causa que produjo la variación. Es de cir si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; sidisminuye lo aumentara. Para conseguir estos efectos, tendrá que generar corrientes que, a suvez, creen flujo que se oponga a la variación.Se dice que en la bobina ha aparecido una corriente inducida, y por lo tanto, una fuerzaelectromotriz inducida.

APLICACIONES

Se verá un ejemplo aclaratorio: Supongamos que la bobina, situada a la izquierda en la figurasiguiente, tiene un flujo nulo. Por lo que la corriente “I” será nula también. Si le acercamos unimán, parte del flujo de éste atravesará la propia bobina, por lo que el flujo de la bobina pasaráde ser nulo a tener un valor. La bonina reaccionará intentando anular este aumento de flujo y

¿Cómo lo hará?

Lo hará creando una corriente “I” en el sentido indicado en la figura, porque de esa manera,esta corriente creará un flujo contrario oponiéndose al aumento impuesto desde el exterior.

Una vez transcurrido cierto tiempo, la bobina se ha amoldado a las nuevas condiciones y el flujoque la atraviesa será el que le impone el imán. Al amoldarse dejará de crear la corrienteindicada, que pasará de nuevo a ser cero.

Si ahora se aleja el imán, el flujo que estaba

ahora atravesando la bobina disminuirá, por lo quela bobina reaccionará creando de nuevo unacorriente está vez de signo contrario a laanterior, para producir un flujo que se oponga a ladisminución.

La Ley de Lenz solamente habla de la forma en

que se comporta la bobina pero no dice nadaacerca de la magnitud de la corriente o de la

fuerza electromotriz inducida. Faraday llegó a laconclusión que esta (la fuerza electromotriz E)vale:

Siendo:

E: f.e.m. inducida

n: número de espiras de la bobinaDf: Variación del flujoDt: Tiempo en que se produce la variación de flujo

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El signo menos (-) indica que se opone a la causa que lo produjo (Ley de Lenz)Por ejemplo: Si el flujo que atraviesa una bobina de 5 espiras aumenta de 10 a 11 Webbers en

una décima de segundo, la f.e.m. inducida vale:11 - 10E = 5 --------------- = 5 x 10 = 50 V.

EY DE FARADAY

Michael Faraday, descubridor de la inducción electromagnética. Esta fue la ley másconocida que enuncio Faraday, en la que demostraba que el voltaje inducido es directamenteproporcional a la velocidad con la que cambia el flujo amgnetico que atraviesa una superficie con

el circuito como borde.

En este caso, se provoca un campo magnético debido a un flujo de corriente eléctrica. En cuantocesa la corriente, cesa el campo magnético.

En el caso que nos ocupa, provocamos variaciones en el flujo magnético que provoca una fuerzaelectromotriz, manteniendo una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto.Con esto, podemos provocar una corriente eléctrica.

Matemáticamente se expresa como indicamos en la ecuación de arriba. Gracias al trabajo deMichael Faraday se desarrollaron la mayor parte de las máquinas, hasta algo tan cotidiano como

una vitrocerámica de inducción. Como vemos, la variabilidad del campo magnético está dado porla derivada (si el campo es constante, la derivada es cero y no se provoca fuerza electromotrizalguna).

Otra aplicación importante es la creación de motores eléctricos, que transforman la energíaeléctrica en mecánica, diferenciándose así de los motores químicos, que transforman el poder

calorífico del combustible en energía mecánica. Además, los motores eléctricos tienen mayorrendimiento.

APLICACIONES

Las aplicaciones tecnológicas son las siguientes: Motores eléctricos Trasformadores

Bobinas

Guias de onda

Electroválvulas Radiofoníatelevisión

Telefonía, etc.

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EY DE WATT

La ley de Watt establece que la potencia en un aparato eléctrico se puede determinar

mediante la siguiente formula

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