domingo, 25 de mayo de 2008

Circuito eléctrico. II parte.

Vamos a continuar con los circuitos y por tanto hablaremos de la densidad de corriente eléctrica que no deja de ser otra cosa que la cantidad de corriente que circula por unidad de superficie, normalmente su unidad es A/mm².


Su fórmula es: δ = I/ S = A/mm²


La densidad de corriente puede oscilar entre 2 y 8 A/mm², cuanta más sección de conductor menos densidad de corriente ya que existe más sección y por tanto más capacidad de refrigeración del cable, es decir, más capacidad para evacuar el calor que genera.

En el cálculo de secciones de conductores eléctricos se tienen en cuenta este dato o en el diseño de fusibles.


Ahora vamos con los valores de E, V, I etc.


En un circuito eléctrico cuando no circula intensidad la tensión de la que disponemos en el generador es la fuerza electromotriz E, en el momento que cerramos el interruptor y circula intensidad por el circuito en el generador se produce una resistencia interna (una oposición al paso de la corriente que produce unas perdidas en el generador) y por tanto una caída de tensión que se restará a la E y en el receptor tendremos la tensión en bornes U, por tanto:


E = U + Ur = R.I + r.I = I (R+r)

U = E - Ur


Si somos observadores nos daremos cuenta de:


Que la tensión en bornas U = R.I = V, ley de Ohm dice que la tensión es directamente proporcional a la resistencia y a la intensidad, la resistencia es el receptor o resistencia del circuito exterior y la intensidad es la que circula por el circuito.


Ur = r.I = V, r es la resistencia que ofrece a la corriente el interior del generador ya que el mismo tiene una serie de pérdidas, multiplicado por la intensidad que circula por el circuito. La resistencia internas de generadores, normalmente son inferiores al 1 Ω o fracciones de este.


La resistencia total del circuito será: RT = R+r = la resistencia del circuito exterior más la resistencia del circuito interior. En otra entrada específica ya trataremos la resistencia eléctrica.


La potencia consumida será: P = U. I = R. I² = U²/R = vatios

El rendimiento será: η = U/E .100 = %


Intensidad máxima o de cortocircuito: Imax. = E/r ya que en el circuito en cortocircuito solo disponemos de la resistencia interna del generador y la fuerza electromotriz.


Y todavía existiría otra caída de tensión en los conductores ya que estos ofrecen una resistencia a la corriente y por tanto se produce una caída de tensión en ellos, su fórmula sería:


Uc = Rc .I


Aparece el concepto de una nueva tensión; la que llega al receptor: UR = U-Uc


Resumiendo:


- Con circuito abierto tenemos E, fuerza electromotriz en los bornes del generador.

- Con circuito cerrado tenemos en bornes del generador U o tensión en bornes.

- Con circuito cerrado y descontando la caída de tensión de los conductores tendremos la tensión en el receptor UR, es decir, la tensión que llega al mismo.


Para no dar más la tabarra con fórmulas pondremos unos dibujos y un ejemplo para consolidar conceptos.



Averiguar las indicaciones de los aparatos de medida cuando el interruptor está cerrado y cuando está abierto, así como la potencia del receptor, rendimiento y máxima intensidad que puede suministrar la pila. Para no cometer errores en el circuito desestimamos la caída de tensión en los conductores y consideramos ideales la resistencia interna del amperímetro (0 ohmios) y la resistencia interna de los voltímetros (resistencia infinita).




Con el interruptor abierto.


  1. El amperímetro marcará cero amperios.
  2. El voltímetro 1 marcará la fuerza electromotriz E = 10 v
  3. El voltímetro 2 marcará cero U = R.I = 9.0 = 0 v
  4. El voltímetro 3 marcará la fuerza electromotriz E = 10 v

Con el interruptor cerrado:


  1. El amperímetro marcará I = E/R+r = 10/9+1 = 1 A
  2. El voltímetro 1 marcará U = E – r .I = 10 – 1.1 = 9 V
  3. El voltímetro 2 marcará U = R.I = 9 . 1 = 9 V
  4. El voltímetro 3 marcará U = 0 V, ya que por el interruptor circulará toda la corriente por ser el camino más fácil.
  5. La potencia será P = U.I = 9.1 = 9 W
  6. El rendimiento será η = U/E = 9/10 = 0,9 .100 = 90 %
  7. La intensidad máxima que puede suministrar el generador o corriente de cortocircuito es Imax. = E/r = 10/1 = 10 A