Tema 1. Introducción a los circuitos. Objetivo de la actividad

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1 Tema 1. Inroducción a los circuios elécricos y sus unidades Objeivo de la acividad Al finalizar la acividad serás capaz de: Mencionar la imporancia de los circuios en las diversas áreas de especialización de la ingeniería elécrica. Mencionar los sisemas de unidades y las unidades uilizadas en ingeniería elécrica. Definir ampliamene los concepos de carga, corriene, volaje, poencia y energía. 1

2 Temas Inroducción Sisema de unidades Carga Corriene Tensión o Volaje Poencia Energía ega Inroducción a los Circuios Elécricos En la ingeniería elécrica, por lo general exise el inerés de comunicar o de ransferir energía de un puno a oro. Por lo ano, requerimos inerconecar los disposiivos que forman un circuio elécrico. Elecriciy for he Fuure." Online. Encyclopædia Briannica Online. 13 Apr hp://0- search.eb.com.millenium.iesm.mx :80/eb/ar

3 Sisema de Unidades Sirve para esablecer un lenguaje común; vamos a uilizar el Sisema Inernacional de Unidades (SI), que iene 6 unidades básicas: Mero (m) Kilogramo (kg) Ampere (A) Kelvin (K) Segundo (s) Candela (cd) Meric Sysem: Use in World Trade." Online. Encyclopædia Briannica Online. 15 Apr hp://0-search.eb.com.millenium.iesm.mx:80/eb/ar Sisema Inernacional de Unidades "weighs and measures." Online Ar. Encyclopædia Briannica Online. 15 Apr <hp://0-search.eb.com.millenium.iesm.mx:80/eb/ar-54141>. 3

4 Sisema de unidades Magniud Símbolo Unidad SI Descomposición Unidad CGS Longiud l mero (m) m cenímero (cm) Masa m kilogramo (kg) kg gramo (g) Tiempo segundo (s) s segundo (s) Corriene Elécrica I ampere (A) A ampere (A) Energía W joule (J) kg m 2 s -2 erg Densidad de Energía w joule/mero 3 (J/m 3 ) kg m -1 s -2 erg/cm 3 Fuerza F newon (N) kg m s -2 dina (dyn) Poencia P wa (W) kg m 2 s -3 wa (W) Densidad Corriene J ampere/mero 3 (A/m 3 ) A m -2 A/cm 2 Permeabilidad μ henry/mero (H/m) m kg s -2 A -2 G/Oe Auoinducción ió L henry (H) kg m 2 A -2 s -2 henry (H) Flujo Magnéico Ф weber (Wb) kg m 2 A -1 s -2 maxwell Densidad de Flujo B esla (T) weber/mero 2 (Wb/m 2 ) kg A -1 s -2 gauss (G) Inensidad de Campo H ampere/mero (A/m) A m -1 oersed (Oe) Imanación M ampere/mero (A/m) A m -1 gauss (G) Poencial Magnéico A weber/mero (Wb/m) kg m A -1 s -2 maxwell/cm Prefijos del SI Muliplicador Prefijo Símbolo era T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 kilo K 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n pico p 4

5 Carga Base para describir odos los fenómenos elécricos. La carga elécrica exise en canidades discreas, que son múliplos eneros de la carga del elecrón. Los efecos elécricos pueden aribuirse a la separación de cargas y al movimieno de ésas. elecrón Carga de un elecrón x C 1 C = carga de 6.24 x elecrones Áomo Corriene En los circuios elécricos, la corriene se debe al flujo de elecrones libres. Cuando se aplica volaje o presión elécrica, y exise un camino para la corriene, los elecrones se desplazan a lo largo del camino desde la erminal negaiva hacia la erminal posiiva. La erminal negaiva repele los elecrones y la erminal posiiva los arae. - + Elecrones Alambre Conducor 5

6 Corriene Es una medida de la rapidez con que las cargas pasan por un puno de referencia en una dirección específica. Ora definición: es la canidad de carga ( razón de cambio) que pasa por un puno en un iempo dado. Corriene i ( ) I (consane) i ( varía con el iempo) dq d dq i d UNIDAD : Ampere [ A = C/s ] q( ) 0 i( ) d Tipos de Corriene 1) i Corriene Direca (cd ó dc) 2) 3) i i Corriene Alerna Senoidal (ca ó ac) Corriene Exponencial (capaciores ó inducores) 6

7 Corriene 3 A -3 A (son iguales) Las flechas son muy imporanes para indicar la dirección de la corriene. i() i() MAL BIEN Volaje W Cuando separamos cargas posiivas y negaivas V enemos que gasar Q energía en el proceso. El volaje es la energía por unidad de carga creada por la separación. v Es el rabajo realizado para mover una carga de 1 W=1J coulomb de carga de un puno aoro. Unidad: Vol [V = J/C] 1c l x dw dq l y Vxy=1V 7

8 Volaje Fuerza elecromoriz El volaje se denomina a veces "fuerza elecromoriz" (EMF). La EMF es una fuerza elécrica o presión que se produce cuando los elecrones y proones se separan. La fuerza que se crea, va empujando hacia la carga opuesa y en dirección conraria a la de la carga de igual polaridad. Ese proceso se produce en una baería, donde la acción química hace que los elecrones se liberen de la erminal negaiva de la baería. Poencia Es la rapidez con que se gasa energía. p dw Unidades: Was [W = Joules/segundo] d W P V Q P V I 1 Wa asa a la que se gasa energía para ransferir un coulomb por segundo a ravés del elemeno del circuio. 8

9 Poencia Si la poencia de un elemeno es posiiva, quiere decir que el elemeno consume energía. Si la poencia de un elemeno es negaiva, quiere decir que el elemeno genera energía. Para obener la poencia de un elemeno, la fórmula es: P=VI, si la corriene enra por la erminal + P=-VI, si la corriene enra por la erminal - Cierre El sisema de unidades sirve para esablecer un lenguaje común. Para comprender los concepos de volaje y corriene, se requiere comprender la esrucura aómica por ser esa úlima la base de odo fenómeno elécrico. El movimieno de los elecrones genera un flujo llamado corriene elécrica. La unidad de medición es el Ampere. 9

10 En una diferencia de poencial de 1 vol enre dos punos, se requiere un joule de energía para mover un coulomb de carga de un puno a oro. La poencia en was puede ser medida en cualquier insane de iempo, mienras que la energía en joules debe ser medida durane un ciero periodo como por ejemplo un segundo, una hora o un año. Bibliografía Boylesad, R. Inroducción al análisis de circuios. Décima Edición. México: Pearson Educación, ISBN: Alexander, Charles K. Fundamenos de circuios elécricos. Tercera Edición. México: McGraw-Hill, ISBN:

11 Crédios Diseño de conenido: Ing. Yesika Areaga León, MTL Coordinador d académico del área: Ing. Norma Yolanda Loera Hdz. M.A Edición de conenido: Lic. Yolanda Domínguez Medina, MTE Edición ió de exo: Lic. Jimena Morales Andrade Diseño Gráfico: Ing. Felipe Leyva Silva, MGTI 11

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