TX-TEP-0002 MP Electricidad Básica - UNLP

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Revisado por:Ladislao SaucedoAprobado por:Jose Luis BosquesManual de Contenidodel ParticipanteElectricidad BásicaTX-TEP-0002ESPAÑOL

Propósito y Objetivos de este Manual2 / 107Este manual tiene como propósito presentar los conceptos básicos deelectricidad.Los objetivos de este manual se orientan al cumplimiento de los siguientes puntos:Reconocer los principios deelectricidad estática.Definir el concepto demagnetismo y su relacióncon la electricidad.Identificar los conceptos deDiferencia de PotencialCorriente, Ley de Ohm.Interpretar la Ley de Joule.Reconocer las Leyes deKirchhoff.Identificar los Principios deElectricidad Trifásica.Es importante comprender las consecuencias que el desconocimiento de losconceptos y principios explicados en este manual puede ocasionar en elambiente, seguridad y salud ocupacional y en la calidad del producto final.

3 / 107Cómo Utilizar este ManualEste manual le muestra cuáles sonaquellos conceptos y contenidosbásicos relacionados a la electricidad.CAPÍTULO 15Principios de ElectricidadCAPÍTULO 218Electricidad y MagnetismoEn el manual Ud. puede encontrar explicaciónde conceptos, reflexiones y actividades que leayuden a comprender los principales aspectosasociados a la electricidad.CAPÍTULO 3Circuitos Eléctricos31CAPÍTULO 442Control de Flujo de CorrienteCAPÍTULO 5Análisis de Circuitos59CAPÍTULO 6Corriente Alterna64CAPÍTULO 7Condensadores82CAPÍTULO 8Impedancia87CAPÍTULO 9Circuitos Trifásicos92

Cómo Utilizar este Manual4 / 107El manual contiene pequeñas figuras que se repiten en todos los capítulos y queson una forma de organización de la información para hacer más fácil y dinámica lalectura. Estas figuras se denominan íconos.A continuación hay una descripción de la utilización de cada ícono, es decir en qué oportunidadaparecen:GLOSARIORECUERDEANEXOExplica términos y siglas.Refuerza un concepto yamencionado en el texto delmanual.Profundiza conceptos.MANTENIMIENTOPREGUNTASATENCIÓNResalta procedimientos necesariosde mantenimiento.Presenta preguntas disparadoras.Destaca conceptos importantes.EJEMPLOACTIVIDADEXAMEN FINALIlustra con situaciones reales lostemas tratados.Señala el comienzo de un ejercicioque le permitirá reforzar loaprendido.Señala el comienzo de la evaluaciónfinal.FIN DE CAPÍTULOFIN DE MANUALSeñala la finalización delcapítulo.Señala la finalización delmanual.

1Electricidad BásicaPrincipios deElectricidadTEMAS DEL CAPÍTULO 11.1 ¿Qué es la electricidad?1.2 Tipos de EnergíaLa electricidad es laacción queproducen loselectrones altrasladarse de unpunto a otro, o lafalta o exceso deelectrones en unmaterial.610

6 / 1071. Principios de Electricidad1.1 ¿Qué es la electricidad?Es la forma de energía producto de la acción específica de electrones.Electrones.¿QUÉ ES LA HIDRÁULICA?Todos los efectos de la electricidad pueden explicarse y predecirse presumiendo la existencia de unadiminuta partícula denominada electrón. Aplicando esta teoría electrónica, los hombres de cienciahan hecho predicciones y descubrimientos que pocos años atrás parecían imposibles. La teoríaelectrónica no sólo constituye la base para el diseño de equipos eléctricos y electrónicos de todotipo, sino que explica los fenómenos químicos y permite a los químicos predecir y formar nuevoscompuestos, como las maravillosas drogas sintéticas.En vista de que la presunción de la existencia del electrón ha conducido a tantos importantesdescubrimientos en el campo de la electricidad, la electrónica, la química y la física atómica,podemos suponer sin temor a equivocarnos que el electrón es una realidad. Todos los equiposeléctricos y electrónicos han sido diseñados en base a la teoría de los electrones.¿Qué es la electricidad?La electricidad es la acción que producen los electronesal trasladarse de un punto a otro, ya sea por su falta oexceso de los mismos en un material.Pero ¿Cómo sedesplaza el electrón enun material?Para que los electrones puedan moverse es necesarioque alguna forma de energía se convierta enelectricidad. Se pueden emplear seis formas de energía,cada una de la cuales podría considerarse como fuenteindependiente de electricidad.Para entender bien estos conceptos, debemos empezarpor el principio: conociendo al electrón, al átomo y ala estructura atómica de la materia.TX-TEP-0002

7 / 1071. Principios de ElectricidadEstructura de la materia.La materia puede definirse como cualquier cuerpo que ocupa un lugar en el espacio y tienepeso. Por ejemplo la madera, el aire, el agua, etc. Toda materia está compuesta de moléculasformadas por combinaciones de átomos, los cuales son partículas muy pequeñas. Losprincipales elementos que forman al átomo son el electrón, el protón, el neutrón y el NeutronesNúcleoEstructura de un átomoEn el núcleo de un átomo hay: protones, que tienen unacarga positiva ( ); neutrones, que no poseencarga.Los electrones, en cambio, seencuentran girando en órbitasalrededor del núcleo y tienenuna carga negativa (-).¿Cuál es el origen de la electricidad?Los electrones giran alrededordel núcleo debido al equilibriode dos fuerzas: la fuerza propiadel electrón que lo mantienesiempre en movimiento y lafuerza de atracción que ejerceel núcleo sobre el electrón.Los electrones que seencuentran en la órbita máslejana del núcleo pueden salirsede sus órbitas, aplicándolesalguna fuerza externa como uncampo magnético o unareacción química. A este tipo deelectrones se les conoce comoelectrones libres.Flujo de electrones libresEl movimiento de electrones libres de un átomo a otro origina lo que se conoce como corriente deelectrones, o lo que también se denomina corriente eléctrica. Ésta es la base de la electricidad.TX-TEP-0002

8 / 1071. Principios de ElectricidadElectricidad Estática y Dinámica.Los electrones son negativos y se ven atraídos por cargas positivas. Siempre habrá atracción desdeuna fuente en donde haya exceso de electrones hacia una fuente que tenga deficiencia de electrones,la cual tiene una carga positiva. Para que un material pueda estar eléctricamente cargado, debe tenermás electrones que protones, o viceversa.¿Porqué?Las cargas opuestas se atraeny las iguales se repelen.DirecciónDel negativo (-) al positivo ( )ELECTRICIDAD ESTÁTICA/CARGAELÉCTRICACuando los electrones viajan por uncuerpo y llegan al borde del mismo, segenera electricidad. Esta electricidad semanifestó sólo por acción de presencia,por lo tanto es llamada electricidadestática o carga eléctrica.- -ELECTRICIDAD DINÁMICA/CORRIENTEELÉCTRICACuando los electrones fluyen por uncuerpo desde un extremo hacia el otro, segenera la electricidad dinámica ocorriente eléctrica.Con la electricidad estática podemos tener descargas, pero con la electricidaddinámica obtenemos efectos diferentes, como por ejemplo: luz, calor, fuerza motriz, etc.El movimiento disperso de los electrones libres de unátomo a otro es normalmente igual en todas direcciones,de manera que ninguna parte del material en particulargana ni pierde electrones. Cuando la mayor parte delmovimiento de los electrones se produce en la mismadirección, de manera que parte del material pierdeelectrones mientras que la otra parte los gana, elmovimiento neto o flujo se denomina flujo de corriente.RECUERDESiempre habrá atraccióndesde una fuente en dondehaya exceso de electroneshacia una fuente que tengadeficiencia de electrones, lacual tiene una carga positiva.TX-TEP-0002

1. Principios de Electricidad9 / 107ACTIVIDAD 1.Se han introducido los conceptos básicos de electricidad.En base a la imagen, conteste las siguientes preguntas.1Indique en la figura el núcleo del átomo.2¿Cómo está conformado el núcleo del átomo?3¿Cuántos electrones hay en el átomo de la figura?4¿Cuántas órbitas se pueden distinguir en la figura?5¿Un átomo aislado puede ser generador de corriente eléctrica?6¿Qué debe circular para que se produzca corriente eléctrica?TX-TEP-0002

10 / 1071. Principios de Electricidad1.2 Tipos de EnergíaPara producir electricidad se debe utilizar alguna forma de energía que ponga en movimiento a loselectrones. Se pueden emplear seis formas de energía:FricciónPresiónCalorLuzAcción QuímicaMagnetismoTX-TEP-0002

11 / 1071. Principios de ElectricidadFricción.Se produce al frotar 2 materiales. Uno de los objetos gana electrones y el otro los pierde.El sistema completo no gana ni pierde electrones.Si los objetos que se friccionan son muy conductores, esas cargas se neutralizan rápidamente.Si por el contrario son poco conductores, ambos objetos quedan con carga eléctrica.12Las cargas y los electrones están presentes en cantidades iguales en la varilla yen la piel.Los electrones pasan de la piel a la varillaFricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

12 / 1071. Principios de ElectricidadLey de Coulomb - expresa que dos cargas puntuales se atraen o se repelen con una fuerzadirectamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de ladistancia que las separa.F K(q₁xq₂)/r²Campo eléctrico - cualquier carga eléctrica ejerce en el espacio que la rodea, fuerzas deatracción o repulsión sobre otras cargas, tal y como la hemos visto anteriormente, estas fuerzasvarían según la Ley de Coulomb.Ley de Gauss - el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga neta situadaen el interior, dividida por la constante dieléctrica del medio.Esta expresión es una de las expresiones fundamentales de la electrostática, proporcionandométodos para el cálculo del campo creado por cuerpos cargados.Presión (piezoelectricidad)Se produce sometiendo a presión mecánica cristales llamados piezoeléctricos.El uso más habitual es el de los encendedores electrónicos que, al recibir un golpe, generan unacorriente eléctrica de alto voltaje que crea la chispa para el encendido. Este fenómeno también sepresenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a uncampo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristalesa un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.Otros usos industriales incluyen sensores de vibración y transductores.Los cristales de uso más corriente son el cuarzo y el rubidio.FricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

13 / 1071. Principios de ElectricidadCalor (termoelectricidad)Se produce al calentar una unión de 2 metales disímiles.EJEMPLOLas termocuplas se utilizan como medidas deseguridad, por ejemplo estufas o calefones.Cuando reciben calor provocan electricidad, ycuando dejan de recibir, hacen cerrar el circuitopara evitar pérdidas de gas.FricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

14 / 1071. Principios de ElectricidadLuz (fotoelectricidad)Se produce por la incidencia de luz en sustancias fotosensibles (sensibles a la luz).ATENCIÓNLa célula fotoeléctrica depende de una batería o de alguna otra fuente de electricidad ensu función de determinar variaciones de luz.EJEMPLOCélula fotoeléctrica. Al incidir la luz en el material.1) Lente2) Fuente luminosa3) Movimiento de electrones4) Célula fotoeléctrica5) Instrumento6) Batería de pilasAplicaciones: encendidos automáticos de iluminación exterior,barrera de cierre de puerta de ascensores y portones.FricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

15 / 1071. Principios de ElectricidadAcción químicaSe produce por una reacción química.En las pilas primarias pueden emplearse casi todos los metales, ácidos y sales.Muchos tipos de pilas primarias se usan en laboratorios y con fines especiales, pero la que habráutilizado Ud. y que utilizará con mayor frecuencia es la pila seca. Utilizará pilas secas de distintotamaños, formas y pesos, desde la pila de la linterna tipo lápiz hasta la pila extra grande de laslinternas de emergencia. Cualquiera sea su tamaño, siempre encontrará que el material empleado yel funcionamiento de toda pila son los mismos.Si pudiese mirar en el interior de una pila seca, encontraría que consiste en un recipiente de cinc quehace las veces de placa negativa, una varilla de carbón suspendida en el centro del recipiente comoplaca positiva, y una solución de cloruro de amonio en pasta como electrolito. En el fondo delrecipiente de cinc vería un círculo de carbón alquitranado para impedir que la varilla de cinc toqueel recipiente. En la parte superior el recipiente contendrá capas de aserrín, arena y resina. Estascapas sirven para mantener a la varilla de carbón en su lugar e impedir la filtración del electrolito.Cuando la pila seca suministra electricidad, el recipiente de cinc y el electrolito se van gastandogradualmente. Una vez desaparecidos el cinc útil y el electrolito, la pila ya no puede dar más carga ydebe cambiarse por otra. Las pilas de este tipo son herméticas y se pueden almacenar por ciertotiempo sin que se deterioren. Cuando se conectan varias de estas pilas, se las llama batería seca.Como no se puede utilizar pilas secas para suministrar grandes cantidades de corriente, usted lasencontrará solamente donde se les dá un uso infrecuente o de emergencia.FricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

16 / 1071. Principios de ElectricidadMagnetismoEl magnetismo se produce en un conductor cuando éste se mueve a través de un campo magnéticoo un campo magnético se mueve a través del conductor, de tal manera que el conductor corte laslíneas de campo magnético.El método más común para producir la electricidad que se utiliza como corriente eléctrica es el queemplea el magnetismo. La fuente de electricidad tiene que ser capaz de mantener una carga grandedebido a que la misma se emplea para suministrar corriente eléctrica. Si bien el frotamiento, lapresión, el calor y la luz son fuentes de electricidad, su uso se limita a aplicaciones menores.Toda la corriente eléctrica que se utiliza, excepto para equipos de emergencia y portátiles, tiene suorigen en una dínamo o alternador instalado en una planta eléctrica. No importa como seaaccionada, sea por fuerza hidráulica, una turbina de vapor o un motor de combustión interna; lacorriente eléctrica que produce es el resultado de la acción de los alambres conductores y los imanesque están dentro de ella.Cuando los alambres se desplazan junto a un imán o el imán se desplaza junto a los alambres, seproduce electricidad en éstos debido al magnetismo existente en el material magnético.FricciónPresiónCalorLuzAcción química MagnetismoTX-TEP-0002

17 / 1071. Principios de ElectricidadACTIVIDAD 2.A partir de todo lo visto por favor resuelva la siguiente actividad.Una con flechas determinando el tipo de electricidad de acuerdo a su origen.Presionar un materialcristal de cuarzoAcción químicaUna persona camina sobreuna alfombra de nylonTermoelectricidadCombinar doscomponentesPiezoelectricidadAcercar un imán a unabobinaMagnetismoElectricidad generada porun panel solarFricciónCalentar una termocuplaFotoelectricidad¡Felicitaciones!Usted ha finalizado el capítulo 1.A continuación se desarrollará el capítulo Electricidad y Magnetismo.TX-TEP-0002

2Electricidad BásicaElectricidad yMagnetismoTEMAS DEL CAPÍTULO 2El magnetismo es elmétodo más comúnpara producir laelectricidadque se utiliza comocorriente eléctrica.2.1 ¿Qué es el magnetismo?192.2 Generación de Electricidad202.3 Campos Electromagnéticos222.4 Ley de Oersted-Ampere232.5 Ley de Inducción de Faraday28

19 / 1072. Electricidad y Magnetismo2.1¿Qué es el magnetismo?Se explica el fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción orepulsión a otros materiales.MagnetismoEn tiempos antiguos los griegos descubrieron cierta clase de piedra, cerca de la ciudad de Magnesiaen Asia Menor, que tenía la propiedad de atraer y recoger trozos de hierro. La piedra quedescubrieron era en realidad un tipo de material llamado “magnetita”, cuya propiedad de atracciónse denominó “magnetismo”. Las rocas que contienen este poder de atracción se denominan imanesnaturales.Los imanes naturales tuvieronpoco uso hasta que se descubrióque, si se los dejaba girarlibremente, se orientabansiempre hacia el Norte. Loschinos los sujetaban de uncordel y los llamaron “piedrasguías” y los marinos los hacíanflotar en un cubo con agua.Al acercar un imán natural a untrozo de hierro, se descubrió queéste adquiría magnetismo luegode estar en contacto. Los imanesartificiales también puedenhacerse mediante electricidad.Líneas del campo magnéticoATENCIÓNLos mejores imanes son los de aleaciones de acero que contienen cobalto y níquel por loque se los considera imanes fuertes.TX-TEP-0002

20 / 1072. Electricidad y Magnetismo2.211Generación de ElectricidadLos principios de generación de electricidad, son los mismos que se aplicanen gran escala para alimentar a las ciudades y grandes industrias.Moviendo un imán junto a unconductor2Moviendo un conductor haciaadelante y hacia atrás junto a unimánMoviendo un imán junto a un conductorUno de los métodos por los cuales el magnetismo produce electricidad, es mediante elmovimiento de un imán frente a un conductor estacionario. Si se conecta un instrumento demedición muy sensible en los extremos de un conductor fijo y se hace pasar entonces unimán cerca del conductor, la aguja del instrumento se desviará. Esta desviación indica quese ha producido electricidad en el conductor. Repitiendo el movimiento y observandoatentamente el instrumento, verá que la aguja sólo se desplaza cuando el imán pasa cercadel conductor.Colocando el imán cerca del conductor y dejándolo en reposo, no observará ningunadesviación en el instrumento. Sin embargo, si se cambia de posición del imán, la agujaindicadora se desvía. Esto muestra que el imán y el conductor no son capaces de producirelectricidad por sí solos. Para que la aguja se desvíe es necesario que el imán se muevajunto al conductor.El movimiento es necesario porque el campo magnético que rodea al imán solo producecorriente eléctrica en el conductor cuando el campo magnético se desplaza transversalmenteal conductor. Cuando el imán y su campo están estacionarios, el campo no se desplaza através del conductor y no producirá movimiento de electrones.TX-TEP-0002

21 / 1072. Electricidad y Magnetismo2Moviendo un conductor hacia adelante y hacia atrás junto a un imánHemos visto que al mover un imán cerca de unconductor, la electricidad sólo se producíamientras el imán y su campo se movían junto alconductor. Si se mueve el conductor junto a unimán en reposo, también se observará unadesviación en la aguja del instrumento.Esta desviación sólo se producirá mientras elconductor se esté moviendo a través del campomagnético.Para emplear el magnetismo con el fin deproducir electricidad, usted puede mover uncampo magnético a través de un conductor omover éste a través de un campo magnético.Sin embargo, para obtener una fuente continua de electricidad tendrá que mantener unmovimiento permanente en el conductor o en el campo magnético.Para que el movimiento sea permanente habrá que desplazar continuamente hacia delante yhacia atrás al conductor o al campo magnético. Una manera más práctica es hacer que elconductor viaje en forma circular a través del campo magnético.Este método de producir electricidad, donde el conductor viaja circularmente junto a losimanes constituye el principio de la dínamo eléctrica y es la fuente de la mayor parte de laelectricidad que se usa como corriente eléctrica.ACTIVIDAD 3.Usted debe generar electricidad. Tiene un imán, un conductor y unamperímetro. ¿En qué situaciones el amperímetro marcará el paso de corriente?1Hay un imán en reposo y el conductor lorodea en toda su extensión.SíNo23El conductor está dispuesto de manera queforma un aro suspendido. El imán se muevehacia adelante y atrás atravesando el aro.El imán y el conductor se mueven juntosen la misma dirección con la mismavelocidad.SíNoSíNoTX-TEP-0002

22 / 1072. Electricidad y Magnetismo2.3 Campos ElectromagnéticosAsí como el magnetismoproduce electricidad, conelectricidad se puede producirun campo magnético.El campo electromagnético es un campo magnético producido por el paso de corrienteen un conductor. Siempre que hay flujo de corriente, existe un campo magnético entorno al conductor, y la dirección de este campo depende del sentido de la corrienteeléctrica. El sentido del campo magnético es contrario al de las agujas del reloj.Si se desea aumentar la potencia del campomagnético de la espira, puede arrollar elalambre varias veces, formando una bobina.Entonces los campos individuales de cada vueltaestarán en serie, formando un fuerte campomagnético dentro y fuera de la bobina. En losespacios comprendidos entre las espiras, laslíneas de fuerza están en oposición y se anulanlas unas a las otras. La bobina actúa como unabarra imantada poderosa, cuyo polo norte es elextremo desde el cual salen las líneas de fuerza.MAYOR BOBINAMAYOR FLUJOMAYOR CORRIENTEAgregando más vueltas a una bobina transportadora de corriente se aumenta el número de líneasde fuerza, haciendo que actúe como imán más fuerte. El aumento de la corriente también refuerzael campo magnético, de manera que los electroimanes potentes tienen bobinas de muchas vueltas ytransportan toda la corriente que permite el alambre.Para comparar bobinas que tengan el mismo núcleo o núcleos similares se utiliza una unidad que sedenomina amper-vuelta. Esta unidad es el producto de la intensidad de corriente en amperes por elnúmero de vueltas de alambre.MENOR RELUCTANCIAMAYOR FLUJOPara aumentar todavía más la densidad de flujo,se inserta en la bobina un núcleo de hierro. Ladensidad de flujo aumenta considerablementeporque el núcleo de hierro ofrece mucha menosreluctancia (oposición) a las líneas de fuerza queel aire.MAYOR CORRIENTETX-TEP-0002

23 / 1072. Electricidad y Magnetismo2.4Ley de Oersted-AmpereEstablece la relación entre la corriente eléctrica y la generación de un campomagnético.La ley de Oersted-Ampere establece que un conductor que lleva una corriente eléctrica produce uncampo magnético alrededor de él, como se muestra en la figura. De esta forma se relaciona unacualidad eléctrica (corriente) con una magnética (campo magnético).Conductor que lleva una corriente eléctrica y genera un campo magnético.La intensidad o fuerza delcampo magnético (Ф) varía enforma directamenteproporcional con la magnitudde la corriente. Esto es, amayor corriente eléctrica (I),mayor intensidad del campomagnético (Ф).Relación corriente-intensidad de flujo magnéticoAdemás, la intensidad del campo magnético varía inversamente con la distancia (D), como indica lafigura debajo. Esto significa que a mayor distancia del conductor al campo magnético, la intensidaddel campo es menor.Relación distancia-intensidad de flujo magnéticoTX-TEP-0002

24 / 1072. Electricidad y MagnetismoPolaridadEl sentido del campo magnético depende del sentido de la corriente (I). Si se invierte el sentido de lacorriente se invierte la polaridad del campo, como muestra la figura.Relación sentido corriente-sentido flujo magnéticoSentido del Campo MagnéticoLa “Regla de la Mano Derecha” permite determinar el sentido del campo magnético. Ésta estableceque al colocar el dedo pulgar en la dirección de la corriente eléctrica, el sentido en que se enrollan losdemás dedos indicará el sentido del campo magnético.Regla de la Mano DerechaTX-TEP-0002

25 / 1072. Electricidad y MagnetismoCampo Magnético en una Espira y en una BobinaLos conductores forman bobinas al agruparlos en forma de espiras. Así, un caso de particular interéses el campo magnético que se produce al circular corriente a través de una espira.Primeramente, partamos de una espira como la que se muestra en la figura de la izquierda. Si se leaplica una corriente que circule del extremo inferior al superior, se producirá un campo magnéticocuyo sentido estará definido por la regla de la mano derecha. Así, en la espira se producirá uncampo magnético con un polo norte (N) y uno sur (S).Campo magnético producido por una espiraUna bobina está formada por elagrupamiento de varias espiras.Así, el campo magnético de unabobina será igual a la suma delos campos magnéticos queproduce cada una de las espiras.Al estar todas las espirasconectadas en serie, a través decada una de ellas estará fluyendola misma corriente, por lo tanto,la intensidad del campo queproduce la bobina será la sumadel campo magnético producidopor cada espira.Campo magnético producido por una bobinaTX-TEP-0002

26 / 1072. Electricidad y MagnetismoReluctancia MagnéticaLa oposición al flujo magnético que presenta un material, se denomina reluctancia. Mientras menorsea la reluctancia que presente el material, mayor será el flujo magnético que se genere.En la figura siguiente se muestra la comparación del campo magnético producido por una bobinacon núcleo de aire y el campo magnético producido por una bobina de núcleo de hierro (considereque ambas tienen el mismo número de espiras y circula la misma cantidad de corriente).En el caso del núcleo de hierro se tiene una mayor intensidad de campo magnético debido a que elhierro presenta una menor oposición a las líneas de flujo magnético que el aire.Efecto del núcleo en el campo magnético producidoSi la bobina esalimentada con unacorriente de magnitudvariable (corrientealterna), la bobinagenerará un campomagnético variabletanto en magnitudcomo en polaridad.Se puede observarcomo cambian lossentidos en el campo ycorrienteCampo magnético producido por una corriente alternaTX-TEP-0002

27 / 1072. Electricidad y MagnetismoACTIVIDAD 4.Por favor conteste las siguientes preguntas:1¿Qué establece la ley de Oersted-Ampere?2La “Regla de la Mano Derecha” permite determinar el sentido de la corrienteeléctrica. ¿Está de acuerdo con este enunciado? ¿Porqué?3¿A qué llamamos reluctancia magnética?TX-TEP-0002

28 / 1072. Electricidad y Magnetismo2.5Ley de Inducción de FaradayPrincipios físicos muy utilizados que permiten entender los fenómenos relacionadoscon la electricidad y la operación de las máquinas eléctricas.La ley de la inducción electromagnética de Faraday dice que si se tiene un conductor en un campomagnético variable, éste produce un voltaje.El voltaje provocado, no dependerá de la magnitud del campo magnético, sino de la razón con quecambia. Así, una rápida variación de flujo magnético producirá un voltaje inducido alto.Voltaje Provocado por un Campo Magnético VariableVoltímetroVoltímetroVoltímetroInstante 2Instante 1Instante 3TX-TEP-0002

2. Electricidad y Magnetismo29 / 107También se inducirá un voltaje sien lugar de un conductor se tieneuna espira en el campo magnéticovariable.Ante variaciones del campomagnético, se inducirá un voltaje.Si se tienen varias espirasconectadas en serie (una bobina)dentro de un campo magnéticovariable, el voltaje inducido en labobina será la suma de losvoltajes inducidos en cadaespira. Así, a mayor número deespiras, el voltaje inducido serámayor.A mayor cantidad de espiras,mayor voltajeTX-TEP-0002

2. Electricidad y Magnetismo30 / 107ACTIVIDAD 5.Se han repasado los conceptos básicos de electricidad y magnetismo.Por favor indique si las siguientes afirmaciones son verdades o falsas.1Existen imanes naturales con cargas positivas y otros concargas negativas.VerdaderoFalso2345Usted tiene un imán en reposo y un conductor deelectricidad. Si mueve el conductor cerca del imán, segenera electricidad.VerdaderoFalsoSi bien a partir de un campo magnético se puedegenerar electricidad, no es posible crear un campomagnético a partir de la electricidad.VerdaderoSi se desea aumentar la intensidad de un campomagnético, se recomienda trabajar con un núcleo deaire.VerdaderoSi la corriente eléctrica es mayor, mayor será laintensidad del campo magnético.FalsoFalsoVerdaderoFalso67En una espira ubicada verticalmente, si el sentido del campomagnético es contrario a las agujas del reloj, entonces ladirección de la corriente es de abajo hacia arriba.VerdaderoSi hay un conductor en un campo magnético variable, seproduce un voltaje cuyo valor no dependerá de lamagnitud del campo ed ha finalizado el capítulo 2.A continuación se desarrollará el capítulo Circuitos Eléctricos.TX-TEP-0002

3Electricidad BásicaCircuitos EléctricosTEMAS DEL CAPÍTULO 3Los instrumentos demedición del voltajey la corriente sonHerramientasbásicas para quiéntrabaja con aparatoseléctricos yelectrónicos.3.1 Voltaje (Diferencia de Potencial)323.2 Corriente (Densidad de Corriente)37

32 / 1073. Circuitos Eléctricos3.1 Voltaje (Diferencia de Potencial)Para que exista una corriente eléctrica se requiere de algo que fuerce a que los electrones circulenordenadamente; una fuerza de origen eléctrica, denominada fuerza electromotriz (f.e.m), cuyaunidad es el volt (V). Esta fuerza es la que proporcionan los generadores de electricidad como laspilas, baterías, alternadores, etc. En los generadores de electricidad, como consecuencia de algúntipo de proceso, se produce en su interior lo que se llama una f.e.m la cual se puede definir de lasiguiente manera:Fuerza electromotrizEs la fuerza que obliga a los electrones a moverse (dentro delgenerador), y que tiene por efecto producir una tensión eléctrica.La tensión eléctrica, que se expresa en volts, es la fuerza que hace que los electrones se muevanordenadamente en una cierta dirección a través de las líneas conductoras (circuito), o sea, lo quehace que aparezca una corriente eléctrica. Este principio se ilustra en la figuraCorriente eléctricaGenerador ensión eléctrica a-Etc.Línea conductoraTX-TEP-0002

33 / 1073. Circuitos EléctricosUn generador de electricidad suministra una tensión eléctrica (volts) que hace que circule unacorriente eléctrica a través del receptor (carga) para desarrollar un cierto trabajo (luz, calor, fuerzamecánica, etc.). Las líneas conductoras son el medio de transporte de la energía eléctrica, delgenerador a la carga.Mientras más carga tenga el material,ma

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