Programa Grado Asociado

Prof.

Ing. Egberto Hernández Falcón

E-mail: [email protected]

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Fundamentos de Electricidad

Ley de Ohm

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Historia • Fue descubierta por Georg Simon Ohm y publicada en su comunicado el 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically”

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Recordar: OHM es la resistencia que provoca un voltio en un componente eléctrico cuando un Ampere pasa por el • Voltaje directamente proporcional a la corriente • Corriente inversamente proporcional a la resistencia • Formula: – Voltaje (E) = Resistencia(R) x Corriente(I) • I = intensidad, flujo de electrones • E = fuerza “electromotive” ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Expresiones algebraicas – E = I x R, formula original en circuitos de corriente directa(DC) • I = E / R, despejando para corriente • R = E / I, despejando para resistencia

– V= I x Z, formula original en circuitos de corriente alterna (AC) • I = V / Z, despejando para corriente de fase • Z = V / I, despejando para impedancia de fase ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm

Unidades

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm Circuitos

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm Circuitos Ejemplo.1 – Calcular la corriente del circuito, dado el voltaje (E) y resistencia (R)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm Circuitos Ejemplo.2 – Calcular la resistencia del circuito, dado el voltaje (E) y corriente (I)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm Circuitos Ejemplo.3 – Calcular el voltaje suplido por la batería, dado la corriente(I) y resistencia (R)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Analogías

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Analogías

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Analogías

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm • Analogías

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Ohm - AC • Formula: – Voltaje (V) = Impedancia(Z) x Corriente(I)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Fundamentos de Electricidad

Ley de Watt

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Historia - JAMES WATT • Nació en enero 19 del 1736 murió en agosto 25 del 1819. Escocés, ingeniero e inventor. Watt tuvo un papel clave en el desarrollo de la máquina de vapor como una fuente de fuerza práctica. También estableció la relación que existía entre el voltaje, la corriente y la capacidad de la carga para realizar un trabajo. A la ecuación resultante se le conoce como la ley de Watt. ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt (w) • En un circuito eléctrico, el voltaje estará presente mientras exista una fuente que proporcione la diferencia de potencial, pero la corriente no estará fluyendo, hasta el momento que se conecte una carga al sistema . • La capacidad de la carga para realizar trabajo, se mide en Watts, Kilo Watts y Mega watts se usa la letra W para identificar Watts. ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt (w) • La carga es cualquier dispositivo que se conecte al sistema eléctrico con el propósito de utilizar y convertir la energía eléctrica. La carga determina la cantidad de corriente en el circuito. • Voltaje es directamente proporcional al watt • Corriente inversamente proporcional al voltaje • Formula: – Watt(W) = Voltaje(E) x Corriente(I) • I = intensidad, flujo de electrones • E = voltaje

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt • Expresiones algebraicas – W = E x I, formula original • I = W / E, despejando para corriente • E = W / I, despejando para voltaje

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Unidades

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Unidades

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Circuitos

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt (w) Circuitos Ejemplo.1 – Calcular el trabajo (watt) realizado por la lámpara, dado el voltaje (E) y corriente(I)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Circuitos Ejemplo.1 – Calcular el voltaje realizado por la lampara, dado el trabajo (W) y corriente(I)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Circuitos Ejemplo.1 – Calcular la corriente que pasa por la bombilla, dado el trabajo (W) y voltaje(E)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Circuitos Ejemplo.1 – Calcular la resistencia que crea la bombilla, dado la corriente (I) y trabajo (W)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt La Formula de la Ley de Watt es, W = E x I, pero no tenemos resistencia(R) en esta fórmula. Teniendo en cuenta la formula de la Ley de Ohm, E = R x I, sustituimos en la “E” de la formula de Watt. W = (R x I) x I, y tenemos que; W = R x I2 ; ahora despejamos para R; quedándonos con…

R = W/I2 ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt Circuitos Ejemplo.1 – Calcular la resistencia que crea la bombilla, dado la corriente (I) y trabajo (W)

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Joule • Las cargas eléctricas que atraviesan una resistencia entran con una energía qV1 mayor que con la que salen qV2. La diferencia de energía es:

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Joule • Las cargas eléctricas que atraviesan una resistencia entran con una energía qV1 mayor que con la que salen qV2. La diferencia de energía es: • la rapidez con la que las cargas pierden la energía es la potencia disipada en la resistencia: • este resultado se conoce como Ley de Joule y expresa la pérdida de energía que las cargas experimentan en las colisiones atómicas que se producen en la resistencia. La energía se disipa en forma de calor (efecto Joule). ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • La ley del voltaje de Kirchhoff (KVL) es una ley fundamental de circuito que establece que la suma algebraica de todos los voltajes localizados en una trayectoria cerrada es cero o, en otras palabras, que la suma de las caidas de voltaje es igual al voltaje de fuente total. ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff • Vs = voltaje de la fuente • V1, V2, V3 = caídas de voltaje en un circuito cerrado • Vs = V1 + V2 + V3 ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Vs -V1 - V2 - V3,…..., - Vn = 0

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Determine el voltaje de la fuente(Vs), dado las caídas de voltaje que se muestran, el fusible no tiene caída de voltaje. Solución: Vs=V1+V2 = 5v + 10v = Vs = 15v

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt (w) • La carga es cualquier dispositivo que se conecte al sistema eléctrico con el pro-pósito de utilizar y convertir la energía eléctrica. La carga determina la cantidad de corriente en el circuito. • Voltaje es directamente proporcional al watt • Corriente inversamente proporcional al voltaje • Formula: – Watt(W) = Voltaje(E) x Corriente(I) • I = intensidad, flujo de electrones • E = voltaje

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Watt • Expresiones algebraicas – W = E x I, formula original • I = W / E, despejando para corriente • E = W / I, despejando para voltaje

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Joule • la rapidez con la que las cargas pierden la energía es la potencia disipada en la resistencia: • este resultado se conoce como Ley de Joule y expresa la pérdida de energía que las cargas experimentan en las colisiones atómicas que se producen en la resistencia. La energía se disipa en forma de calor (efecto Joule). ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Determine el voltaje de la fuente(Vs), dado las caídas de voltaje que se muestran, el fusible no tiene caída de voltaje. Solución: Vs=V1+V2 = 5v + 10v = Vs = 15v

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Encuentre el valor de V3 si, Vs2 cambia de polaridad • Vs -V1 - V2 - V3,…..., - Vn = 0

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • • • • • • •

Vs -V1 - V2 – V3 +Vs2= 0V 50V-12V-6V-V3 +15V=oV 50V-18V-V3+15V=oV 32V-V3 +15V=0V 47V-V3=0 -V3 = 47V V3=47V

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • • • • • • •

Vs -V1 - V2 – V3 +Vs2= 0V 50V-12V-6V-V3 +15V=oV 50V-18V-V3+15V=oV 32V-V3 +15V=0V 47V-V3=0 -V3 = 47V V3=47V

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Encuentre el voltaje de la resistencia VR4=? • Nota:Recuerde utilizar la Ley de Ohm, para calcular los voltajes en cada resistencia y luego la Ley de Kirchhoff para calcular el total de voltajes

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Por Ley de Ohm • V=RxI • Vs-V1-V2-V3-V4=oV • Vs=V1+V2+V3+V4=0V • Vs=100V • • • •

100V=2V+9.4V+20V+V4 100V=31.4V+V4 100V-31.4V = V4 V4 = 68.6V

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • Encuentre el voltaje de la resistencia R4=? • Por Ley de Ohm V = Resistencia x Corriente V=RxI Despejo para Resistencia R=V/I R = 68.6v / 200mA = ? R = 343 Ω

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Ley de Kirchhoff - KVL • •

Si en un circuito existen dos resistencias de igual valor y la fuente de voltaje es 10V. Cual seria el valor de cada una de las caídas, según la Ley de Kirchhoff ?

– Vs-V1-V2 = 0V – Vs = V1+V2

Solucion: V1 es igual a V2 porque se dividen los voltajes entre las dos caidas iguales; V1=5v V2=5v 10v -5v -5v =0v

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Circuitos en Serie • Una conexión en serie es una conexión hecha de tal manera que una misma corriente pase por todos los dispositivos en el circuito

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Circuitos en Serie • En un circuito en serie, el voltaje de la fuente se reparte entre las resistencias como se muestra a continuación

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

Circuitos en Serie • En un circuito en serie, el voltaje de la fuente se reparte entre las resistencias como se muestra a continuación Req= 36ohm

12ohm

12ohm + 12ohm = 24 ohm

©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved

• • • •

WR2=60w V2=20v V3=10v Vs=60v Calcular para: V1=?? R1=?? R2=?? R3=?? I1=?? I2=?? I3=?? ©2011 by Ing. Egberto Hernández All right reserved