FundamentosdeElectrotecniaparaIngenieros Índice de contenidos TEMA 1... 9 CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD... 9 TEMA 1.- CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD... 11 1.1.- Introducción... 11 1.2.- Naturaleza de la electricidad... 12 1.3.- Materiales conductores y aislantes... 15 1.4.- Producción de electricidad... 16 1.4.1.- Producción de electricidad por frotamiento... 17 1.4.2.- Producción de electricidad por presión... 18 1.4.3.- Producción de electricidad por acción química.... 18 1.4.4.- Producción de electricidad por acción magnética.... 19 1.4.5.- Producción de electricidad por acción de la luz.... 19 1.4.6.- Producción de electricidad por acción del calor.... 20 1.5.- Electrostática... 20 1.5.1.- Electricidad estática e inducción electrostática... 20 1.5.2.- Propiedades de las partículas elementales. Carga eléctrica... 21 1.5.3.- Ley de Coulomb... 21 1.5.4.- Campo eléctrico... 23 1.5.5.- Potencial eléctrico... 25 1.5.5.- Diferencia de potencial... 26 1.6.- Electrocinética... 28 1.6.1.- Elementos de un circuito eléctrico... 28 1.6.2.- Generador de tensión. Fuerza electromotriz.... 31 1.6.3.- Corriente eléctrica... 33 Página1
BTI:PrincipiosBásicosdeElectrotecnia 1.6.3.1.- Clasificación de la corriente... 34 1.6.3.2.- Intensidad de corriente... 35 1.6.3.3.- Densidad de corriente... 36 1.6.4.- Resistencia eléctrica... 37 1.6.4.1.- Resistencia de un conductor... 37 1.6.4.2.- Resistividad... 38 1.6.4.3.- Conductancia... 38 1.6.4.4.- Conductividad... 39 1.6.4.5.- Influencia de la temperatura... 39 1.6.4.6.- Resistor.... 42 1.6.5.- Analogía hidráulica... 43 1.6.6.- Trabajo y potencia eléctrica. Ley de Joule... 45 1.6.6.1.- Energía eléctrica... 45 1.6.6.1.- Trabajo eléctrico... 46 1.6.6.2.- Potencia eléctrica... 47 1.6.6.3.- Ley de Joule... 48 TEMA 2... 53 CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA... 53 TEMA 2.- CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA... 55 2.1.-Introducción y objetivos... 55 2.2.-Ley de Ohm.... 55 2.3.- Agrupación de resistencias... 56 2.3.1.- Agrupación serie... 56 2.3.1.1.- Divisor de tensión... 61 2.3.2.- Agrupación paralelo... 62 Página2
FundamentosdeElectrotecniaparaIngenieros 2.3.3.- Agrupación mixta... 67 2.4.- Generador de corriente continua... 71 2.4.1.- Definición... 71 2.4.2.- Simbología... 71 2.4.3.- Características... 71 2.4.4.- Tensión en bornes... 72 2.4.5.- Potencia de un generador... 73 2.4.6.-Rendimiento de un generador... 74 2.4.7.- Acoplamiento de generadores en serie... 75 2.4.8.- Acoplamiento de generadores en paralelo... 76 2.4.9.- Acoplamiento mixto de generadores... 77 2.5.- Receptor eléctrico... 79 2.5.1.- Definición... 79 2.5.2.- Simbología... 79 2.5.3.-Características... 80 2.5.4.-Tensión en bornes.... 80 2.5.5.-Potencia de un receptor eléctrico.... 80 2.6.- Circuito eléctrico... 81 TEMA 3... 83 ANÁLISIS DE CIRCUITOS... 83 TEMA 3.- ANÁLISIS DE CIRCUITOS... 85 3.1.- Introducción y objetivos... 85 3.1.- Ecuaciones de Kennelly... 85 3.1.1.- Transformación de una conexión en triángulo (o pi) en su estrella equivalente (o T)... 86 Página3
BTI:PrincipiosBásicosdeElectrotecnia 3.1.2.- Transformación de una conexión en estrella (o T) en su triángulo equivalente (o pi)... 88 3.2.- Leyes de Kirchhoff... 94 3.2.1.- Primera ley de Kirchhoff... 94 3.2.2.- Segunda ley de Kirchhoff... 95 3.2.3.- Resolución de circuitos con las leyes de Kirchhoff... 96 3.3.- Puente de Wheatsthone... 104 3.4. Métodos de análisis.... 106 3.4.1.- Simplificaciones.... 107 3.4.1.1.- Conversión de fuentes.... 107 3.4.1.2.- Modificación de la geometría de un circuito.... 108 3.5.- Método de las corrientes de malla... 109 3.6.- Método de los nudos.... 113 3.6.1.- Ecuaciones matriciales de nudos forma directa-... 115 3.6.- Teorema de Thevenin.... 116 3.6.1.- Ejemplo del Teorema de Thevenin... 118 3.7.- Teorema de Norton... 121 3.8.- Principio de superposición... 123 TEMA 4... 131 MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO... 131 Tema 4.... 133 MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO... 133 4.1.- Introducción... 133 4.2.- Magnetismo... 134 4.2.1.- Características elementales de los imanes... 135 4.2.2.- Relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos.... 135 Página4
FundamentosdeElectrotecniaparaIngenieros 4.3.- Campos magnéticos.... 136 4.3.1.- Definición.... 136 4.3.2.- Líneas de campo magnético.... 137 4.3.3.- Unidades.... 138 4.4.- Flujo magnético.... 139 4.5.- Fuerza sobre una carga en movimiento. Ley de Lorentz.... 140 4.5.1.- Movimiento de cargas en campos magnéticos constante.... 141 4.5.2.- Movimiento helicoidal.... 143 4.5.3.- Fuerza sobre un elemento de corriente, segunda ley de Laplace.. 144 4.5.3.1.- Fuerza sobre un elemento de corriente.... 144 4.5.3.2.- Fuerza sobre un conductor filiforme.... 144 4.5.4.- Fuerza y momento sobre una espira.... 145 4.6 Campos magnéticos creados por cargas.... 148 4.7.- Fuerza entre corrientes. Definición de amperio.... 150 4.8.- Ley de Ampère.... 151 4.9.- Principios básicos de aplicación.... 152 4.10.- Propiedades magnéticas de la materia.... 154 4.11.- Leyes de los circuitos magnéticos. Analogía con circuitos eléctricos.156 4.11.1.- Fuentes de excitación magnética.... 158 4.11.2.- Analogía con el circuito eléctrico.... 159 4.11.3.- Diferencias entre los circuitos eléctricos y magnéticos.... 160 4.11.4.- Análisis de circuitos magnéticos.... 161 4.12.- Comportamiento magnético de los materiales ferromagnéticos.... 167 4.12.1.- Curva de histéresis.... 169 4.12.1.1.- Clasificación de los materiales.... 172 Página5
BTI:PrincipiosBásicosdeElectrotecnia 4.13.- Pérdidas de energía en un núcleo ferromagnético.... 172 TEMA 5... 177 CAPACIDAD E INDUCTANCIA.... 177 COMPORTAMIENTO EN C.C.... 177 Tema 5.... 179 CAPACIDAD E INDUCTANCIA. COMPORTAMIENTO EN CC.... 179 5.1.- Introducción... 179 5.2.- Condensadores... 179 5.2.1.- Fundamento de la acción de un condensador.... 180 5.2.2.- Capacidad de un condensador.... 181 5.2.3.- Valor de la capacidad.... 181 5.2.4.- Magnitudes características de los condensadores.... 182 5.2.4.1.- Tensión de trabajo de un condensador... 183 5.2.4.2.- Tensión máxima de un condensador... 183 5.2.4.3- Tolerancia de un condensador... 184 5.4.5-Agrupación de condensadores... 184 5.2.5.1- Agrupación de condensadores en serie... 184 5.2.5.2- Agrupación de condensadores en paralelo... 185 5.2.6.- Comportamiento de condensadores.... 187 5.2.6.1- Carga de un condensador a través de una resistencia... 187 5.2.6.2.- Descarga de un condensador a través de una resistencia... 189 5.2.6.3.- Constante de tiempo... 190 5.2.6.4.- Energía almacenada por un condensador... 190 5.3.-Inductancias... 190 5.3.1.- Agrupación de inductancias... 191 Página6
FundamentosdeElectrotecniaparaIngenieros 5.3.1.1.- Inductancias en serie... 191 5.3.1.2.- Inductancias en paralelo... 192 5.3.2.- Comportamiento de una bobina.... 192 5.3.2.1.- Corriente por un circuito con autoinducción y resistencia... 193 5.3.2.2.- Constante de tiempo... 195 5.3.2.3.- Energía almacenada en una inductancia... 195 6.- Bibliografía... 197 Página7