domingo, 15 de julio de 2012

Instrumentos de Medición Eléctrica


El amperímetro es un aparato o instrumento que permite medir la intensidad de corriente eléctrica, presentando directamente sobre su escala calibrada las unidades empleadas para ello denominadas amperios o bien fracciones de amperios (mili-amperios o micro-amperios). Su utilización es muy amplia, pues además de su principal uso (medir corriente), también se emplea como base para la construcción de otros instrumentos, como voltímetros, ohmímetros, entre otros. Su funcionamiento está basado en uno de los principios fundamentales del electromagnetismo que en su forma más simple nos indica que cualquier corriente eléctrica pasa por un hilo conductor produce un campo magnético alrededor del mismo (similar al campo magnético de un imán), cuya fuerza depende de la intensidad de la corriente que circule.
Su construcción está basada en la disposición de un galvanómetro (instrumento primario que detecta pequeñas cantidades de corriente) conectado con una resistencia en paralelo, llamada "Resistencia de Shunt", la cual es mayor a la resistencia interna que posee el galvanómetro. En la actualidad gracias a los avances en la electrónica, además del modelo de aguja (analógico), existen diferentes modelos digitales los cuales simplifican la lectura en el instrumento, disminuyendo así los errores de apreciación.

Un voltímetro es aquel aparato o instrumento que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general, dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.  En esencia, están constituidos de un galvanómetro sensible que se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor denominada “resistencia de Shunt” ( Mientras que en el amperímetro esta resistencia se conecta en paralelo, en el voltímetro se conecta en serie) 

Para poder realizar la medición de la diferencia potencial, ambos puntos (puntas de pruebas) deben encontrarse paralela al elemento que se desea determinar la tensión. Para poder cumplir con este requerimiento, los voltímetros que basan su funcionamiento en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, poseen unas bobinas con hilo muy fino y de muchas espiras, a fin de que, aun contando con una corriente eléctrica de baja intensidad, el aparato cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja. 

jueves, 12 de julio de 2012

Parámetros Eléctricos


A modo de introducción...
En está oportunidad abordaremos un tema de gran importancia para la comunidad en general, debido a las múltiples aplicaciones que tiene en el entorno cotidiano, lo cual se considera contextualización del conocimiento (Aplicación de un conocimiento para el beneficio colectivo). En el caso específico de los estudiantes de está institución (ETRI “Carlos Fiol”) es fundamental que conozcan las características de los parámetros eléctricos, así como también desarrollar destrezas y habilidades en el manejo de instrumentos de medición para determinarlos, ya que durante todo el proceso de formación tendrán que resolver problemas, ejercicios y ejecuciones prácticas asociadas a ellos.
Los parámetros eléctricos básicos son magnitudes eléctricas que están presentes en cualquier circuito o red eléctrica (simple o complejo), entre ellos se encuentra: la intensidad o corriente eléctrica, la tensión o voltaje y la resistencia eléctrica, a continuación se presentará un resumen con las características de cada uno  

La intensidad o corriente eléctrica se puede definir de una forma simple como "un flujo de electrones que se desplaza a través de un conductor, durante un tiempo determinado"...
Entonces como la intensidad o corriente eléctrica es un movimiento de electrones a través de un conductor eléctrico, debemos recordar que  el electrón es una partícula subatómica elemental de carga negativa que órbita al rededor del núcleo de un átomo.

Los metales son buenos conductores de corriente eléctrica, debido a que poseen muchas nubes de electrones libres, los cuales se pueden desplazar fácilmente a lo largo del conductor, como se observa en la siguiente imagen.



En el Sistema internacional de Medida (SI) la intensidad de corriente electrica se representa en Amperio (A) en honor a los destacados aporte del Físico André Marie Ampere. El instrumento que se emplea para medir la intensidad de corriente eléctrica es el Galvanómetro, calibrado en amperio el cual recibe el nombre de Amperímetro, este instrumento se conecta en serie con el elemento a medir la corriente eléctrica.

Por tanto, cada vez que la lectura de un amperímetro sea de 1 A (un Amperio) quiere decir que la cantidad de 6.000.000.000.000.000.000.000 electrones (6 trillones de electrones) están circulando por el conductor en tan solo un segundo. 

La tensión eléctrica, también conocida como voltaje o diferencia de potencial eléctrico, se puede definir como el trabajo por unidad de carga que ejerce un campo eléctrico sobre una partícula cargada para desplazarla entre dos puntos determinados.

Donde:
Vb - Va = Diferencia de potencial entre los puntos A y B (en Voltio)
Wab = Trabajo  (en Joule)
qo = Carga de prueba (en coulomb)

Desde una forma más simple, se puede asemejar que la tensión eléctrica va a representar la fuerza que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza Electrómotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas en un circuito cerrado, con la finalidad de establecer un flujo de corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o mayor fuerza que ejerce una fuente de FEM sobre la carga eléctrica contenida en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito y viceversa.


La unidad de medida de la tensión eléctrica en el Sistema Internacional de Medidas (SI) es el Voltio y proviene de la expresión:

Una resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, cualquier elemento que se conecte a un circuito eléctrico representa en sí una resistencia para la circulación de la corriente.
Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor.

A) Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. 
B) Electrones fluyendo por un mal conductor.eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.

La unidad de medida de la resistencia eléctrica en el Sistema Internacional (SI) es el Ohmio y el instrumento de medida es el ohmímetro, el cual se conecta en paralelo con el elemento a medir y con el circuito abierto.

miércoles, 4 de julio de 2012

Electrostática



La electrostática es la rama de la física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. 

La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.



Sabiendo qué… Cargas diferentes se atraen y cargas iguales se repelan



Este fenómeno fue observado por primera vez por el filósofo griego "Tales de Mileto" (600 aC) al frotar un trozo de resina vegetal denominado ámbar este adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos.

Mucho más tarde, en el año 1600, un investigador inglés, William Gilbert, encontró que numerosos materiales (vidrio, azufre, sal, resina...) al ser frotados presentaban propiedades similares a las del ámbar, y los llamó eléctricos. El motivo de este nombre es que el "ámbar" en griego se llama elektron.


En el siglo XVIII, el francés Charles du Fay observó que materiales idénticos frotados de la misma manera se repelían. Por ello llegó a la conclusión de que hay dos tipos de fenómenos eléctricos: atractivos y repulsivos.

A mediados de ese mismo siglo, el científico estadounidense Benjamín Franklin estableció la teoría del fluido eléctrico. Según esta teoría, los fenómenos eléctricos se debían al paso de este fluido de un cuerpo a otro. Realizó el experimento de la cometa e inventó el pararrayos.



El físico francés Charles A. Coulomb En 1785 estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente. Demostró que la fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus masas eléctricas o cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Esta ley se conoce como “Ley de Coulomb”





Donde:


F = Fuerza de Atracción o Repulsión (en Newton)



K = Constante de Permitividad (en el vació el valor de  K es:


                                     
Q1 y Q2 = Cargas eléctricas (en Coulomb)


d = Distancia entre las cargas (en metro)