martes, 17 de mayo de 2016

CORRIENTE ALTERNA ,CORRIENTE ELECTRICA, CORRIENTE CD,MALLAS Y NODOS

Corriente alterna

Figura 1: Forma sinusoidal.
Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.
La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a lacorriente alterna senoidal.
Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

Historia[editar]

En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero Nikola Tesla, diseñó y construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico William Stanley, reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de bobinas en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual transformador. El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron en el desarrollo y mejora de este sistema fueronLucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), que es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia, comercializado en su día con gran agresividad porThomas Edison.
La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de Telluride, Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra de Lauffen a Frankfurt enAlemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes (véase la guerra de las corrientes). De hecho, atacó duramente a Nikola Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, y a pesar de ello ésta acabó por imponerse. Así, utilizando corriente alterna, Charles Proteus Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo que provocó al final la derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor Nikola Tesla y su financiador George Westinghouse.

Corriente alterna frente a corriente continua[editar]

La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua, la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo que no es muy práctico; al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.
La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar la tensión hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente, tales como la histéresis o las corrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de forma cómoda y segura.

Las matemáticas y la CA sinusoidal[editar]

Algunos tipos de oscilaciones periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la oscilación sinusoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:
  • La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad loscircuitos de alterna.
  • Las oscilaciones periódicas no sinusoidales se pueden descomponer en suma de una serie de oscilaciones sinusoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier.
  • Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica.
  • Su transformación en otras oscilaciones de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores.

Oscilación senoidal[editar]

Artículo principal: Sinusoide
Figura 2: Parámetros característicos de una oscilación sinusoidal.
Una señal senoidal o sinusoidal, a(t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos (figura 2), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:
a(t)=A_0 \cdot \sin(\omega t + \beta)
donde
A_0 es la amplitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),
\omega la pulsación en radianes/segundo,
t el tiempo en segundos, y
\beta el ángulo de fase inicial en radianes.
Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para ingenieros, la fórmula anterior se suele expresar como:
a(t)=A_0 \cdot \sin(2 \pi f t + \beta)
donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del período f=\frac{1}{T}. Los valores más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.

Valores significativos[editar]

A continuación se indican otros valores significativos de una señal sinusoidal:
  • Valor instantáneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.
  • Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0.
  • Valor medio (Amed): Valor del área que forma con el eje de abscisas partido por su período. El valor medio se puede interpretar como el componente de continua de la oscilación sinusoidal. El área se considera positiva si está por encima del eje de abscisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una Oscilación sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es la siguiente;
A_{med}= {2 A_0 \over {\pi}}
  • Pico o cresta: Valor máximo, de signo positivo (+), que toma la oscilación sinusoidal del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia oscilación crece o decrece positivamente por encima del valor "0".
  • Valor eficaz (A): El valor eficaz se define como el valor de una corriente (o tensión) continua que produce los mismos efectos calóricos que su equivalente de alterna. Es decir que para determinada corriente alterna, su valor eficaz (Ief) será la corriente continua que produzca la misma disipación de potencia (P) en una resistencia(R). Matemáticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantáneos alcanzados durante un período:
A= \sqrt {{1 \over {T}} {\int_{0}^{T} a^2(t) dt}}
En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrático medio), y de hecho en matemáticas a veces es llamado valor cuadrático medio de una función. En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia, ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una corriente alterna sinusoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:
A ={A_0 \over {\sqrt 2}}
El valor A, tensión o intensidad, es útil para calcular la potencia consumida por una carga. Así, si una tensión de alterna, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensión de continua de Vrms desarrollará la misma potencia P en la misma carga, por lo tanto Vrms x I = VCA x I (véase Potencia en corriente alterna)

Representación fasorial[editar]

Una función sinusoidal puede ser representada por un número complejo cuyo argumento crece linealmente con el tiempo(figura 3), al que se denomina fasor o representación de Fresnel, que tendrá las siguientes características:
  • Girará con una velocidad angular ω.
  • Su módulo será el valor máximo o el eficaz, según convenga.
Figura 3: Representación fasorial de una oscilación sinusoidal.
La razón de utilizar la representación fasorial está en la simplificación que ello supone. Matemáticamente, un fasor puede ser definido fácilmente por un número complejo, por lo que puede emplearse la teoría de cálculo de estos números para el análisis de sistemas de corriente alterna.
Consideremos, a modo de ejemplo, una tensión de CA cuyo valor instantáneo sea el siguiente:
Figura 4: Ejemplo de fasor tensión.
v(t) =4 \sin \left(1000t + {\pi \over {4}}\right)
Tomando como módulo del fasor su valor eficaz, la representación gráfica de la anterior tensión será la que se puede observar en la figura 4, y se anotará:
\vec{V} = 2 \sqrt 2 e^{\pi\mathrm{j} \over {4}} = 2 \sqrt 2 _\ \underline{/45^\circ}
denominadas formas polares, o bien:
\vec{V} = 2 + 2 \mathrm{j}
denominada forma binómica.

Corriente trifásica[editar]

Artículo principal: Sistema trifásico
La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta tensión.
Figura 5: Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120º.
La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de oscilación, desfasadas una respecto a la otra 120º (grados), según el diagrama que se muestra en la figura 5.
Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, enrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes, si el sistema está equilibrado, es cero, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.
Esta disposición sería la denominada conexión en estrella, existiendo también la conexión en triángulo o delta en las que las bobinas se acoplan según esta figura geométrica y los hilos de línea parten de los vértices.
Existen por tanto cuatro posibles interconexiones entre generador y carga:
  1. Estrella - Estrella
  2. Estrella - Delta
  3. Delta - Estrella
  4. Delta - Delta
En los circuitos tipo estrella, las corrientes de fase y las corrientes de línea son iguales y, cuando el sistema está equilibrado, las tensiones de línea son  \sqrt{3} veces mayor que las tensiones de fase y están adelantadas 30° a estas:
V_{linea}=\left[\sqrt {3}V_{fase}\right]_{ \left( \phi + 30 \right)}
En los circuitos tipo triángulo o delta, pasa lo contrario, las tensiones de fase y de línea, son iguales y, cuando el sistema está equilibrado, la corriente de fase es  \sqrt{3} veces más pequeña que la corriente de línea y está adelantada 30° a ésta:
I_{fase}=\left[\frac{I_{linea}}{\sqrt {3}}\right]_{ \left( \phi + 30 \right)}
El sistema trifásico es un tipo particular dentro de los sistemas polifásicos de generación eléctrica, aunque con mucho el más utilizado.

Corriente eléctrica

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La corriente eléctrica está definida por convenio en sentido contrario al desplazamiento de loselectrones.
Diagrama del efecto Hall, mostrando el flujo deelectrones. (en vez de la corriente convencional).
Leyenda:
1. Electrones
2. Sensor o sonda Hall
3. Imanes
4. Campo magnético
5. Fuente de energía
Descripción
En la imagen A, una carga negativa aparece en el borde superior del sensor Hall (simbolizada con el color azul), y una positiva en el borde inferior (color rojo). En B y C, el campo eléctrico o el magnético están invertidos, causando que la polaridad se invierta. Invertir tanto la corriente como el campo magnético (imagen D) causa que la sonda asuma de nuevo una carga negativa en la esquina superior.
La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material.1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en elelectroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.

Historia[editar]

Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente, como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativos, electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional. En conclusión, el sentido convencional y el real son ciertos en tanto que los electrones como protones fluyen desde el polo negativo hasta llegar al positivo (sentido real), cosa que no contradice que dicho movimiento se inicia al lado del polo positivo donde el primer electrón se ve atraído por dicho polo creando un hueco para ser cubierto por otro electrón del siguiente átomo y así sucesivamente hasta llegar al polo negativo (sentido convencional). Es decir la corriente eléctrica es el paso de electrones desde el polo negativo al positivo comenzando dicha progresión en el polo positivo.2
En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros experimentos con electricidad, sólo se disponía de carga eléctrica generada por frotamiento (electricidad estática) o por inducción. Se logró (por primera vez, en 1800) tener un movimiento constante de carga cuando el físico italiano Alessandro Volta inventó la primera pila eléctrica.

Conducción eléctrica[editar]

Un material conductor posee gran cantidad de electrones libres, por lo que es posible el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo determinado.
Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una carga neta se transporta desde ese lugar a otro en dicha región. Supongamos que la carga se mueve a través de un alambre. Si la carga q se transporta a través de una sección transversal dada del alambre, en un tiempo t, entonces la intensidad de corriente I, a través del alambre es:
I = \frac{q}{t} \,\!
Aquí q está dada en culombios, t en segundos, e I en amperios. Por lo cual, la equivalencia es:
1 A = 1 \frac{C}{s} \,\!
Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico desde afuera, se mueven a través del objeto de forma aleatoria debido a la energía calórica. En el caso de que no hayan aplicado ningún campo eléctrico, cumplen con la regla de que la media de estos movimientos aleatorios dentro del objeto es igual a cero. Esto es: dado un plano irreal trazado a través del objeto, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido, y sustraemos las cargas que lo recorren en sentido inverso, estas cantidades se anulan.
Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos [tomados] por el terminal positivo y rechazados [inyectados] por el negativo). Es decir, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.
Si la intensidad es constante en el tiempo, se dice que la corriente es continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor, la corriente es estacionaria.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
El valor I de la intensidad instantánea será:
I = \frac{dq}{dt}
Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando incrementos finitos de tiempo se puede definir como:
I_m = \frac{\Delta q}{\Delta t}
Si la intensidad es variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo de tiempo considerado.
Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual a la tensión (o voltaje) dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
I = \frac{V}{R}
Haciendo referencia a la potencia, la intensidad equivale a la raíz cuadrada de la potencia dividida por la resistencia. En un circuito que contenga varios generadores y receptores, la intensidad es igual a:
I= \frac{\Sigma\ \mathcal{E} - \Sigma\ \mathcal{E}'}{\Sigma\ R + \Sigma\ r + \Sigma\ r'}
donde \Sigma\epsilon es el sumatorio de las fuerzas electromotrices del circuito, \Sigma\epsilon ' es la suma de todas la fuerzas contraelectromotrices, \Sigma R es la resistencia equivalente del circuito, \Sigma r es la suma de las resistencias internas de los generadores y \Sigma r' es el sumatorio de las resistencias internas de los receptores.
Intensidad de corriente en un elemento de volumen:  dI = n\cdot q\cdot dS\cdot v , , donde encontramos n como el número de cargas portadoras por unidad de volumen dV; q refiriéndose a la carga del portador; v la velocidad del portador y finalmente dS como el área de la sección del elemento de volumen de conductor.[cita requerida]

Definición por medio del magnetismo[editar]

La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente. La ecuación que la describe en electromagnetismo es:
I = \int_S \vec J \cdot d\vec S=\int_S \vec J \cdot \vec n dS
Donde \vec J es la densidad de corriente de conducción, d\vec S es el vector perpendicular al diferencial de superficie, \vec n es el vector unitario normal a la superficie, y dS es el diferencial de superficie.
La carga eléctrica puede desplazarse cuando esté en un objeto y éste es movido, como el electróforo. Un objeto se carga o se descarga eléctricamente cuando hay movimiento de carga en su interior.

Corriente continua[editar]

Artículo principal: Corriente continua
Rectificador de corriente alterna en continua, con puente de Gratz. Se emplea cuando la tensión de salida tiene un valor distinto de la tensión de entrada.
Se denomina corriente continua o corriente directa(CC en español, en inglés DC, de Direct Current) al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es errónea la identificación de la corriente continua con la corriente constante (ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería). Es continua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.
Su descubrimiento se remonta a la invención de la primera pila voltaica por parte del conde y científico italiano Alessandro Volta. No fue hasta los trabajos de Edison sobre la generación de electricidad, en las postrimerías del siglo XIX, cuando la corriente continua comenzó a emplearse para la transmisión de la energía eléctrica. Ya en el siglo XX este uso decayó en favor de la corriente alterna, que presenta menores pérdidas en la transmisión a largas distancias, si bien se conserva en la conexión de redes eléctricas de diferentes frecuencias y en la transmisión a través de cables submarinos.
Desde 2008 se está extendiendo el uso de generadores de corriente continua a partir de células fotoeléctricas que permiten aprovechar la energía solar.
Cuando es necesario disponer de corriente continua para el funcionamiento de aparatos electrónicos, se puede transformar la corriente alterna de la red de suministro eléctrico mediante un proceso, denominado rectificación, que se realiza con unos dispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo de diodos semiconductores o tiristores(antiguamente, también de tubos de vacío).3

Corriente alterna[editar]

Artículo principal: Corriente alterna
Onda senoidal.
Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120º.
Esquema de conexión.
Conexión en triángulo y enestrella.
Se denomina corriente alterna (simbolizada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal.4En el uso coloquial, "corriente alterna" se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas.
El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla, y la distribución de la corriente alterna fue comercializada porGeorge Westinghouse. Otros que contribuyeron al desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), la cual constituye un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia.
La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de trasmisión de potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. La energía eléctrica trasmitida viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, se puede, mediante un transformador, modificar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Esto permite que los conductores sean de menor sección y, por tanto, de menor costo; además, minimiza las pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.
Las frecuencias empleadas en las redes de distribución son 50 y 60 Hz. El valor depende del país.

Corriente trifásica[editar]

Artículo principal: Sistema trifásico
Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.
La generación trifásica de energía eléctrica es más común que la monofásica y proporciona un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores. Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.
Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en triángulo. En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables. En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro extremo de otra bobina.
El sistema trifásico presenta una serie de ventajas tales como la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.
Tesla fue el inventor que descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882, el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna. Él inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía al planeta.5
Véase también: Motor de corriente alterna

Corriente monofásica[editar]

Artículo principal: Sistema monofásico
Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro. En España y demás países que utilizan valores similares para la generación y trasmisión de energía eléctrica, este tipo de corriente facilita una tensión de 230 voltios, lo que la hace apropiada para que puedan funcionar adecuadamente la mayoría de electrodomésticos y luminarias que hay en las viviendas.
Desde el centro de transformación más cercano hasta las viviendas se disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 400 voltios, entre una fase y el neutro es de 230 voltios. En cada vivienda entra el neutro y una de las fases, conectándose varias viviendas a cada una de las fases y al neutro; esto se llama corriente monofásica. Si en una vivienda hay instalados aparatos de potencia eléctrica alta (aire acondicionado, motores, etc., o si es un taller o una empresa industrial) habitualmente se les suministra directamente corriente trifásica que ofrece una tensión de 400 voltios.

Corriente eléctrica estacionaria[editar]

Artículo principal: Corriente eléctrica estacionaria
Se denomina corriente eléctrica estacionaria, a la corriente eléctrica que se produce en un conductor de forma que la densidad de carga ρ de cada punto del conductor es constante, es decir que se cumple que:
{d{\rho} \over dt} = 0

CORRIENTE DIRECTA O CONTINUA


La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.


Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.
Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.


El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al ser  impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado.

Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación hidráulica. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una tubería, la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es, precisamente, bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito eléctrico. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y reciben el nombre de “conductores”.


Sistema de mallas

Métodos de resolución de circuitos
Ejemplo 8: determinar las incógnitas de todo el circuito.
V1 = 20 V
V4 = 20 V
V2 = 30 V
R par = 10Ω
V3 = 10 V
R impar = 5 Ω
(1) V1- V2 = I1.(R1 + R2 + R5) - I2.R5 - I3. 0
(2) V3 = I2.(R4 + R5 + R3) - I1.R5 - I3.R3
(3) V2- V4 = -I1.0 - I2.R3 + I3.(R3 + R6)
Reemplazando:
(1) 20 V - 30 V = I1.(10 Ω + 5 Ω + 10 Ω) - I2.10 Ω- I3.0
(2) 10 V = I2.(5 Ω + 10 Ω + 10 Ω) - I1.10 Ω- I3.10 Ω
(3) 30 V - 20 V = -I1.0 - I2.10 Ω + I3.(10 Ω + 5 Ω)
(1) -10 V = I1.25 Ω- I2.10 Ω- I3.0
(2) 10 V = -I1.10 Ω + I2.25 Ω- I3.10 Ω
(3) 10 V = -I1.0 - I2.10 Ω + I3.15 Ω
1) Determinante de todas las incógnitas = Δ
Δ=
25Ω
-10Ω
0Ω
-10 Ω
25 Ω
-10 Ω
0 Ω
-10 Ω
15 Ω
⇒ Δ= (9.375 + 0 + 0) Ω³ - (0 + 1.500 + 2.500) Ω³⇒ Δ= 5.375 Ω³
2) Determinante de I1 = Δ1
Δ1 =
-10 V
10 V
10 V
-10 Ω
25 Ω
-10 Ω
0 Ω
-10 Ω
15 Ω
⇒ Δ1 = (-3.750 + 1.000 + 0) VΩ² - (0 - 1.000 - 1.500) VΩ² ⇒ Δ1 = -250 VΩ²
3) Determinante de I2 = Δ2
Δ2 =
25 Ω
-10 Ω
0 Ω
-10 V
10 V
10 V
0 Ω
-10 Ω
15 Ω
⇒ Δ2 = (3.750 + 0 + 0) VΩ² - (0 - 2.500 + 1.500) VΩ² ⇒ Δ2 = 4.750 VΩ²
4) Determinante de I3 = Δ3
Δ3 =
25 Ω
-10 Ω
0 Ω
-10 Ω
25 Ω
-10 Ω
-10 V
10 V
10 V
⇒ Δ3 = (6.250 - 1.000 + 0) VΩ² -(0 + 1.000 - 2.500) VΩ² ⇒ Δ3 = 6.750 VΩ²
Luego:
I1 = Δ1/Δ ⇒ I1 = -250 VΩ²/5.375 Ω³ ⇒ I1 = -0,047 A
I2 = Δ2/Δ ⇒ I2 = 4.750 VΩ²/5.375 Ω³ ⇒ I2 = 0,884 A
I3 = Δ3/Δ ⇒ I3 = 6.750 VΩ²/5.375 Ω³ ⇒ I3 = 1,256 A
A I1 se le invierte el sentido por ser negativo.
i1 = I1 = 0,047 A
i3 = I2 = 0,884 A
i4 = I3 = 1,256 A
i6 = I3 - I2 = 0,372 A
i5 = I1 + I2 = 0,931 A
i2 = I3 + I1 = 1,303 A
Para verificar se pueden aplicar las leyes de Kirchhoff
1) Se estudia una malla (1° ley)
2) Se estudia un nodo (2° ley)
Otro método consiste en comparar la potencia de los elementos activos contra la potencia de los elementos pasivos.
P2 = V2.I2 = 30 V. 1,303 A = 39,09 W
P3 = V3.I3 = 10 V. 0,884 A = 8,84 W
P4 = V4.I4 = 20 V. 1,256 A = 25,12 W
P1 = V1.I1 = 20 V. 0,047 A = 0,94 W
Potencia de elementos activos = 47,93 W
PR12 = (R2 + R1).i1² = 15 Ω.(0,047 A)² = 0,0331 W
PR4 = R4.i3² = 5 Ω.(0,884 A)² = 3,9073 W
PR6 = R6.i4² = 5 Ω.(1,256 A)² = 7,8877 W
PR5 = R5.i5² = 10 Ω.(0,931 A)² = 8,6676 W
PR3 = R3.i6² = 10 Ω.(0,372 A)² = 1,3838 W
Potencia de elementos pasivos = 47,94 W

Potencia de elementos activos
Potencia de elementos pasivos
= 47,93 W
= -47,94 W
≈0 W





Nodo

El término nodo puede referirse a los siguientes conceptos:
  • En términos generales, un nodo es un espacio en el que confluyen parte de las conexiones de otros espacios reales o abstractos que comparten sus mismas características y que a su vez también son nodos. Todos se interrelacionan de una manera no jerárquica y conforman lo que en términos sociológicos o matemáticos se llama red. El concepto de red puede definirse como "conjunto de nodos interconectados. Un nodo es el punto en el que una curva se interseca consigo misma. Lo que un nodo es concretamente, depende del tipo de redes a que nos refiramos".1
  • Un nodo, en electricidad, es un punto de conexión entre dos o más elementos de un circuito.
  • En astronomía, un nodo es cualquiera de los dos puntos en que una órbita corta a un plano de referencia, que puede ser la eclíptica o el ecuador celeste. Hay dos nodos:nodo ascendente, cuando el cuerpo, al seguir la órbita, pasa del sur al norte, y nodo descendente, cuando pasa del norte al sur. Ambos nodos están diametralmente opuestos. Para caracterizar una órbita, uno de los parámetros es la longitud del nodo ascendente. El punto Aries es el nodo ascendente de la eclíptica respecto al Ecuador.
  • En física, el nodo es todo punto de una onda estacionaria cuya amplitud es cero en cualquier momento.
  • En informática, un nodo es un «punto de intersección o unión de varios elementos que confluyen en el mismo lugar». Por ejemplo: en una red de ordenadores cada una de las máquinas es un nodo, y si la red es Internet, cada servidor constituye también un nodo.
  • En programación, concretamente en estructuras de datos, un nodo es uno de los elementos de una lista enlazada, de un árbol o de un grafo. Cada nodo será una estructura o registro que dispondrá de varios campos, y al menos uno de esos campos será un puntero o referencia a otro nodo, de forma que, conocido un nodo, a partir de esa referencia, será posible en teoría tener acceso a otros nodos de la estructura. Los nodos son herramientas esenciales para uno de los procesadores que lo componen.
  • En la historia reciente de España, el NO-DO o nodo era un «NOticiero DOcumental» de pocos minutos de duración que se presentaba en todos los cines antes de la proyección de cada película.
  • En biología, concretamente en el campo de las neurociencias, un nodo es una interrupción de mielina en un axón mielinado que deja al descubierto sectores de la membrana en los que se generan potenciales de acción.


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