Curso de Electricidad, Electrónica e Instrumentación Biomédica con Seguridad

-CEEIBS- 2016 Clase 1 Principios de electricidad Franco Simini, Martıın Arregui. Núcleo de ingenierııa biomédica, Facultades de Medicina e Ingenierııa - Hospital de Clıınicas piso 15 sala 2 29 de marzo de 2016

Clase 1 – Principios de electricidad

Contenido de la clase Componentes del átomo ● Electricidad y Corriente eléctrica ● Te n s i ó n V s C o r r i e n t e ● Ley de Ohm ● L e y e s d e K i r c h o ff ● Configuración de resistencias y resistencia equivalente ● Ti p o s d e c o r r i e n t e e l é c t r i c a ● Componentes Básicos ● Ti p o s d e m a t e r i a l e s ● Riesgos eléctricos ●

Clase 1 – Principios de electricidad

Componentes del átomo

Modelo de un atomo Electrones (e-) ● Protones (p+) ● Neutrones (n) ●

Clase 1 – Principios de electricidad

Electricidad y Corriente eléctrica C a r g a e l é c t r i c a : P r o p i e d a d f ıı s i c a d e a l g u n a s p a r t ıı c u l a s s u b - a t o m i c a s . Se manifiesta mediante fuerzas de atracción o repulsión entre ellas. Unidad: Coulomb (C). E l e c t r i c i d a d : F o r m a d e e n e r g ıı a d e b i d a c a r g a s eléctricas estáticas o en movimiento. Proviene del griego “elektron” (ámbar).

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Electricidad y Corriente eléctrica Corriente eléctrica: F l u j o d e c a r g a a t r a v é s d e u n c o n d u c t o r. Para definirla se observa la cantidad de carga que pasa por un conductor en un segundo. Unidad: Amperio o Ampere (A). 1 Ampere = 1 Coulomb/segundo Diferencia Potencial eléctrico: Para que exista un flujo de cargas entre dos puntos, debe existir una diferencia de potencial eléctrico entre dichos puntos. Te n s i ó n , D i f e r e n c i a d e P o t e n c i a l , o Vo l t a j e . U n i d a d : Vo l t ( V ) .

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Tensión Vs Corriente Ejemplo

Si la diferencia de potencial V AB = 10V , y la resistencia del material es R = 2Ω el flujo de carga eléctrica (corriente) es: I = VAB / R = 5A. Se relacionan mediante Ley de Ohm.

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Tensión Vs Corriente - Analogía Pensemos en un caño con una bolita. ● Si ambos extremos del caño permanecen a la misma altura, la bolita permanece quieta. ●

●

Si se levanta uno de los extremos del caño, la bolita cae.

Existe diferencia de altura, por lo tanto hay flujo de bolitas.

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Tensión Vs Corriente - Analogía

Análogamente, una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito, genera un flujo de carga eléctrica (corriente eléctrica).

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Ley de Ohm ”La diferencia de potencial (V) que aparece entre l o s e x t r e m o s d e u n r e s i s t o r, e s d i r e c t a m e n t e proporcional a la corriente eléctrica (I) que circula por el citado resistor”.

Ejemplo: Si por una resistencia de 10Ω circula una corriente de 2A, aplicando la ley de Ohm sabemos q u e l a d i f e r e n c i a d e p o t e n c i a l e s 2 0 V. (V = 10Ωx2A)

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Primera ley de Kirchhoff ”La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo”. (Los nodos no acumulan corriente)

Ejemplo: I1 = I2 + I3

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Segunda ley de Kirchhoff ”La diferencia de potencial entre dos puntos es igual a la suma de las diferencias de potencial entre los puntos intermedios a esos dos”.

Ejemplo: V = V1 + V2 + V3

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Configuraciones y equivalentes ➔

Conexión serie: En esta configuración, la corriente que atraviesa los elementos es la misma.

Resistencias: Si tenemos resistencias conectadas en serie, se puede sustituir por una sola resistencia de valor Req sin alterar el circuito. Req = R1 + R2 … + … Rn

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Configuraciones y equivalentes ➔

Conexión paralelo: En esta configuración, la diferencia de potencial es la misma para todos los elementos.

Resistencias: Si tenemos resistencias conectadas en paralelo, es posible sustituirlas por una sola resistencia Req sin alterar el circuito. 1/Req = 1/R1 + 1/R2 … + … 1/Rn

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Tipos de corriente eléctrica ➔

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Corriente continua (CC o DC): Flujo constante de electrones a través de un conductor en un solo sentido. Ej: La corriente que entregan las baterías.

Corriente alterna (AC): Flujo de electrones a través de un conductor en ambos sentidos (Señal sinusoidal de corriente). Ej:La corriente que entrega el enchufe.

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Componentes básicos ➔

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Fuente de tensión continua (DC): componente que impone una tensión continua a lo que se conecte en sus bornes (ej: una batería).

Fuente de tensión alterna (AC): componente que impone una tensión alterna a lo que se conecte en sus bornes (ej: un enchufe).

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Componentes básicos ➔

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Resistor (resistencia): Se opone al pasaje de la corriente. Disipa energía eléctrica. Capacitor (Condensador): Almacena energía eléctrica en forma de campo eléctrico. Inductor (Bobina): Almacena energía eléctrica en forma de campo magnético.

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Componentes básicos ➔

➔

Fuente de corriente: Componente que impone una corriente a lo que se le conecte en sus bornes. Llave: Componente que permite, o interrumpe el paso de la corriente, dependiendo de su posición.

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Tipos de materiales ➔

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Conductores: Materiales que permiten el pasaje de la corriente eléctrica con facilidad debido a que tienen muchas cargas libres (ej: Metales). Aislantes: Materiales que no permiten el pasaje de la corriente eléctrica debido a que no poseen cargas libres (ej: Goma, PVC).

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Tipos de materiales ➔

Semiconductores: Materiales aislantes ’dopados’ con elementos que proporcionan algunas cargas libres. Permiten la construcción de dispositivos que pueden funcionar como aislantes en algunas condiciones y como conductores en otras, transistores, diodos, circuitos integrados, etc. (ej: Silicio + Impurezas).

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Cortocircuito

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Cortocircuito: Cuando en un circuito entran en contacto elementos que no fueron diseñados para estar en contacto se le llama “cortocircuito”. La corriente en el circuito puede superar la admitida por los cables y/o componentes.

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Ejemplos

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Ejemplos

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Ejemplos

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