CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA

Corriente alterna y corriente continua

Definición:

La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica, en la que la dirección del flujo de electrones va y viene a intervalos regulares o en ciclos. La corriente que fluye por las líneas eléctricas y la electricidad disponible normalmente en las casas procedente de los enchufes de la pared es corriente alterna. La corriente estándar utilizada en los EE.UU. es de 60 ciclos por segundo (es decir, una frecuencia de 60 Hz); en Europa y en la mayor parte del mundo es de 50 ciclos por segundo (es decir, una frecuencia de 50 Hz.).
La corriente continua (CC) es la corriente eléctrica que fluye de forma constante en una dirección, como la que fluye en una linterna o en cualquier otro aparato con baterías es corriente continua.
Una de las ventajas de la corriente alterna es su relativamente económico cambio de voltaje. Además, la pérdida inevitable de energía al transportar la corriente a largas distancias es mucho menor que con la corriente continua.

Representación gráfica de la intensidad de la corriente en función del tiempo:

Corriente continua

La corriente continua (CC o DC) se genera a partir de un flujo continuo de electrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido, el cual es desde el polo negativo de la fuente al polo positivo. Al desplazarse en este sentido los electrones, los huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) lo hacen en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo.
Por convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas, aunque éste es a consecuencia del flujo de electrones, por tanto el sentido de la corriente eléctrica es del polo positivo de la fuente al polo negativo y contrario al flujo de electrones y siempre tiene el mismo signo.
La corriente continua se caracteriza por su tensión, porque, al tener un flujo de electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de ésta (de signo continuo), y en la gráfica V-t (tensión tiempo) se representa como una línea recta de valor V.

Ej: Corriente de +1v

En la corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (número de oscilaciones por segundo).
Por tanto, la corriente así generada (contraria al flujo de electrones) no es un flujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los electrones.
En la gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, que puede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular..) pero siempre caracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta negativa de onda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo) y período (tiempo que tarda en dar una oscilación).

Ej: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)

También se pueden emplear corrientes combinación de ambas, donde la componente continua eleva o desciende la señal alterna de nivel. Ej: Aplicando las dos señales anteriores, tenemos:

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) se refiere al flujo continuo de carga electrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés, de Alternating Current), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica).
También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.

Polaridad

Generalmente los aparatos de corriente continua no suelen incorporar protecciones frente a un eventual cambio de polaridad, lo que puede acarrear daños irreversibles en el aparato. Para evitarlo, y dado que la causa del problema es la colocación inadecuada de las baterías, es común que los aparatos incorporen un diagrama que muestre cómo deben colocarse; así mismo, los contactos se distinguen empleándose convencionalmente un muelle metálico para el polo negativo y una placa para el polo positivo. En los aparatos con baterías recargables, el transformador - rectificador tiene una salida tal que la conexión con el aparato sólo puede hacerse de una manera, impidiendo así la inversión de la polaridad. En la norma sistemática europea el color negro corresponde al negativo y el rojo al positivo.
En los casos de instalaciones de gran envergadura, tipo centrales telefónicas y otros equipos de telecomunicación, donde existe una distribución centralizada de corriente continua para toda la sala de equipos se emplean elementos de conexión y protección adecuados para evitar la conexión errónea de polaridad.

   

Circuito Paralelo RLC

El cálculo de la impedancia de un circuito RLC paralelo es considerablemente mas difícil que el cálculo de la impedancia del circuito RLC serie. Esto se debe a que cada rama del circuito tiene su propio ángulo de fase y estos no se pueden combinar de una manera simple. La combinación de ramas de impedancias paralelas, se realiza de la misma manera que las resistencias paralelas:

Pero aunque las magnitudes de las impedancias de cada rama se puede calcular de y Circuito RL Circuito RC

Estas impedancias no se pueden combinar directamente como se sugiere en la expresión de arriba, porque tienen diferentes fases -como ocurre con los vectores en distintas direcciones, que no se pueden sumar directamente-. Este dilema se resuelve mas facilmente con el método de la impedancia compleja.

Paralelo RLC: Método de la Impedancia Compleja

Cuando se combinan las impedancias complejas de las ramas del circuito paralelo RLC, la impedancia equivalente es de la forma

Cuando se racionaliza esta expresión y se pone en la forma estándar Cálculo

entonces, se puede determinar la impedancia en ohmios y la fase. Estableciendo la = 0, se puede calcular la frecuencia de resonancia. Las expresiones para estos cálculos son bastante largas.

Expresiones para Paralelo RLC

La impedancia compleja del circuito paralelo RLC toma la forma
cuando se racionaliza, los componentes tienen la forma

RESONANCIA EN PARALELO

 

Comenzamos el estudio de la resonancia para el caso del circuito RLC en paralelo que se observa en la figura:

Definimos la ganancia de corriente H como la razón entre la corriente de salida y la corriente de entrada:

La admitancia Y de este circuito es igual a la suma de cada una de las admitancias de los tres elementos, por tanto:

Sustituyendo en la primera ecuación:

Una red esta en resonancia cuando el voltaje y la corriente de las terminales de entrada de la red están en fase, es decir cuando la admitancia Y es no reactiva; así, la resonancia se da cuando el término imaginario es cero:

Despejando, la frecuencia de resonancia es:

(rad/s)

o su equivalente:

(Hz)

Ahora definimos el Factor de Calidad Q como una medida de la capacidad de almacenamiento de energía de un circuito en relación con su capacidad de disipación de energía, matemáticamente:

donde observamos que Q es un cociente adimensional.

Para el caso de resonancia en paralelo:

DEDUCCION

 

Con algunas sustituciones se obtienen expresiones equivalentes:

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

El siguiente applet calcula la frecuencia fo (Hz), frecuencia de resonancia wo (rad/s) y el factor de calidad Q (adimensional).Se deben ingresar los valores R, L y C mayores que cero, la respuesta tiene tres cifras significativas.

Applet para calcular la Resonancia en Paralelo