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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN MARACAIBO

 ANALISISCRITICO

Cesar Caste!"

#$%&$'%(&)

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DESARROLLO

I% *ISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

Los científicos han estudiado la electricidad durante siglos, pero no fue hastafinales del siglo XIX que la electricidad se empe! a usar de forma pr"ctica # aestudiarse formalmente$ Los principios de la electricidad se empearon acomprender gradualmente$

Las propiedades el%ctricas de ciertos materiales #a eran conocidas por ci&iliaciones antiguas$ 'n el a(o )** AC, Tales de +ileto haía comproadoque si se frotaa el "mar, %ste atraía hacia sí a o-etos m"s li&ianos$ Se creíaque la electricidad residía en el o-eto frotado$ .e ahí que el t%rmino/electricidad/ pro&enga del &ocalo griego /ele0tron/, que significa "mar$

Sin emargo fue el fil!sofo 1riego Theophrastus 23456784 AC9 el primero, queen un tratado escrito tres siglos despu%s, estaleci! que otras sustanciastienen este mismo poder, de-ando así constancia del primer estudio científicosore la electricidad$ 'n :)**, la Reina 'liaeth I ordena al ;ísico Real <illian1ilert 2:=556:)*39 estudiar los imanes para me-orar la e>actitud de las?r@-ulas usadas en la na&egaci!n, siendo %ste traa-o la ase principal para ladefinici!n de los fundamentos de la 'lectrost"tica # +agnetismo$

'n la %poca del renacimiento comenaron los primeros estudios metodol!gicos,en los cuales la electricidad estu&o íntimamente relacionada con elmagnetismo$ 'l ingl%s <illiam 1ilert compro! que algunas sustancias secomportaan como el "mar, # cuando eran frotadas atraían o-etos li&ianos,mientras que otras no e-ercían ninguna atracci!n$ A las primeras, entre las queuic! el &idrio, el aufre # la resina, las llam! /el%ctricas/, mientras que a lasotras, como el core o la plata, /anel%ctricas/$

'n -unio de :4=7, Be"a+," -ra"./0" hio un e>perimento con un papalote enuna noche de tormenta # descuri! que los rel"mpagos eran electricidad %lestaa tratando de in&estigar si los rel"mpagos se consideraan un fen!menoel%ctrico$ ?en-amín ;ran0lin fue quien postul! que la electricidad era un fluido #calific! a las sustancias en el%ctricamente positi&as # negati&as de acuerdo conel e>ceso o defecto de ese fluido$ ;ran0lin confirm! tami%n que el ra#o era

efecto de la conducci!n el%ctrica, a tra&%s de un c%lere e>perimento, en elcual la chispa a-aa desde una cometa remontada a gran altura hasta unalla&e que %l tenía en la mano$

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Bacia mediados del siglo XIII se estaleci! la distinci!n entre materialesaislantes # conductores$ Los aislantes eran aquellos a los que 1ilert haíaconsiderado /el%ctricos/, en tanto que los conductores eran los /anel%ctricos/$

'sto permiti! que se constru#era el primer almacenador rudimentarioD estaaformado por dos placas conductoras que tenían una l"mina aislante entre ellas$;ue conocido como otella de Le#den, por la ciudad en que se lo in&ent!$

 A principios del siglo XIX, el conde Alessandro olta constru#! una pilagal&"nica$ Coloc! capas de cinc, papel # core, # descuri! que si se unía laase de cinc con la @ltima capa de core, el resultado era una corrienteel%ctrica que fluía por el hilo de uni!n$ 'ste sencillo aparato fue el prototipo delas pilas el%ctricas, de los acumuladores # de toda corriente el%ctrica producidahasta la aparici!n de la dínamo$ +ientras tanto, 1eorg Simon Ohm sent! las

ases del estudio de la circulaci!n de las cargas el%ctricas en el interior dematerias conductoras$

'n :87*, *a"s C1r0st0a" Oerste2 descuri! que la corriente el%ctrica crea uncampo magn%tico$ Con este descurimiento los científicos pudieran relacionar el magnetismo a los fen!menos el%ctricos$ Bans Oersted descuri! que unaagu-a magn%tica colgada de un hilo se apartaa de su posici!n inicial cuandopasaa pr!>ima a ella una corriente el%ctrica # postul! que las corrientesel%ctricas producían un efecto magn%tico$ .e esta simple oser&aci!n sali! latecnología del tel%grafo el%ctrico$ Sore esta ase, Andr%

 

 AmpEre dedu-o que

las corrientes el%ctricas deían comportarse del mismo modo que los imanes$

 

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'sto lle&! a +ichael ;arada# a suponer que una corriente que circulara cercade un circuito induciría otra corriente en %l$ 'l resultado de su e>perimento fueque esto s!lo sucedía al comenar # cesar de fluir la corriente en el primer circuito$ Sustitu#! la corriente por un im"n # encontr! que su mo&imiento en lapro>imidad del circuito inducía en %ste una corriente$ .e este modo pudo

comproar que el traa-o mec"nico empleado en mo&er un im"n podíatransformarse en corriente el%ctrica$ Los e>perimentos de ;arada# fuerone>presados matem"ticamente por Fames +a>Gell, quien en :843 present! susecuaciones, que unificaan la descripci!n de los comportamientos el%ctricos #magn%ticos, # su desplaamiento, a tra&%s del espacio en forma de ondas$

'n :848 Thomas Al&a 'dison comen! los e>perimentos que terminarían, una(o m"s tarde, con la in&enci!n de la l"mpara el%ctrica, que uni&ersaliaría eluso de la electricidad$

'n :84H, T13+as E20s3"  in&ent! el foco el%ctrico$ l perfeccion! un in&entosimilar pero m"s antiguo utiliando electricidad de a-a corriente, el &acíodentro de un gloo # un filamento peque(o # caroniado # produ-o una fuentede energía duradera # confiale$ 'n ese momento, la idea del rel"mpagoel%ctrico no era nue&a, pero no e>istía nada que fuera lo suficientementepr"ctico para poderse utiliar dom%sticamente$ 'dison no s!lo in&ent! una luel%ctrica incandescente, sino un sistema de iluminaci!n el%ctrico que conteníatodos los elementos para hacer que la lu incandescente fuera segura,econ!mica # pr"ctica$ Antes de :84H, la electricidad por corriente directa 2.C9solamente se utiliaa para iluminar "reas e>teriores$ 'n :88: desarroll! elfilamento de am@ con :$4 l@menes por &atios$ 'n :H*5 el filamento detungsteno con una eficiencia de 4$H l@menes por &atios$ 'n :H:* la l"mpara de:** G con rendimiento de :* l@menes por &atios$   Bo# en día, las l"mparasincandescentes de filamento de tungsteno de :** G tienen un rendimiento delorden de :8 l@menes por &atios$ 'n :887 'dison instal! el primer sistemael%ctrico para &ender energía para la iluminaci!n incandescente, en los'stados Jnidos para la estaci!n Kearl Street de la ciudad de NeG or0$

 

Lo que ho# conocemos como la industria el%ctrica moderna comen! en :88*$'sta industria surge a partir de la e&oluci!n de los sistemas de iluminaci!ne>teriores # de los sistemas el%ctricos de gas # de car!n comerciales$ 'l 5 deseptiemre de :887, 'dison encendi! el primer sistema de distriuci!n deenergía el%ctrica en el mundo, este proporcionaa ::* &oltios de corriente

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directa 2.C9 a cincuenta # nue&e clientes, # así fue como la primera estaci!ncomercial de energía comen! a funcionar$ La estaci!n se localiaa en la calleKearl, en la parte a-a de +anhattan$ 'sta proporcionaa lu # electricidad auna milla a la redonda$ La era el%ctrica haía comenado$ 'sta estaci!n sellamaa "Estación Generadora de Electricidad Thomas Edison en la Calle

Pearl”. La estaci!n contaa con los cuatro elementos necesarios para elfuncionamiento de un sistema moderno de utilidad el%ctricaD

4 D0str05670!" e807a9 4 Pre703 73+:et0t0;3 4 Ge"era70!" 7e"tra/ 73"80a5/e 4 Ut0/09a70!" 80"a/ e<0t3sa

 A finales del siglo XIX, N0.3/a Tes/a empe! a traa-ar con la generaci!n, uso #transmisi!n de electricidad de corriente alterna 2AC9, la cual puede transmitirse

a distancias muchos ma#ores que la corriente directa 2.C9$ Tesla, con la a#udade <estinghouse, introdu-o la iluminaci!n interior a nuestros hogares # a lasindustrias$

 

'n :88:, L670e" Ga6/ar2 de ;rancia # =31" G055s de Inglaterra hicieron unademostraci!n de un transformador de energía en Londres$ Ge3r>e?est0">136se se interes! en el transformador # comen! a e>perimentar con

redes de corriente alterna, AC, en Kittsurgh$ l traa-! en refinar el dise(o deltransformador # en construir una red pr"ctica de energía de corriente alterna2AC9$ <estinghouse utili! el transformador para resol&er el prolema de en&iar la electricidad a distancias m"s largas$ 'sta in&enci!n hio posile proporcionar electricidad a negocios # hogares que se encontraan le-os de las plantasgeneradoras$ 'n :88), <estinghouse # <illiam Stanle# instalaron el primer sistema de energía de corriente alterna 2AC9 de &olta-e m@ltiple en 1reat?arrington, +assachusetts$ 'ste sistema otenía la energía por medio de ungenerador hidroel%ctrico que producía =** &olts AC$ 'l &olta-e se transmitía en3,*** &olts # despu%s se "bajaba"  a :** &oltios para dar energía a las luces

el%ctricas$ 'se mismo a(o, <estinghouse form! la "Compañía de Electricidad y Manuactura !estinhouse"   'n :888, <estinghouse # su ingeniero de

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caecera, Oli&er Shallenger desarrollaron el medidor de energía$ 'ste medidor se parecía al medidor de gas # utiliaa la misma tecnología que utiliamosactualmente$

 

<estinghouse tami%n influ#! en la historia por hailitar el crecimiento delsistema de ferrocarril # por promo&er el uso de la electricidad para el transporte

# la energía$ 'n :8H), %l tami%n in&ent! el "#esarrollo $idroel%ctrico de lasCataratas de &i'ara"  # comen! a colocar estaciones generadoras le-os delos centros de consumo$ La planta Ni"gara transmitía enormes cantidades deenergía a ?uffalo, NeG or0 2a m"s de &einte millas de distancia9$

Las Cataratas de Ni"gara demostraron la superioridad de la transmisi!n deenergía por medio de electricidad sore la transmisi!n con medios mec"nicos,así como la superioridad de la corriente alterna 2AC9 sore la corriente directa2.C9$ Ni"gara impuso los est"ndares para el tama(o de los generadores # fueel primer gran sistema que proporcion! electricidad desde un circuito para fines

m@ltiples como los sistemas de ferrocarril, iluminaci!n # energía$

<estinghouse promo&i! la distriuci!n de energía de corriente alterna, AC, #'dison promo&i! la energía de corriente directa, .C$ Amos entraron en unaguerra llamada "(a Guerra de las Corrientes" $ 'dison decía que los sistemasde alto &olta-e eran mu# peligrosos, # <estinghouse contrarrest! esteargumento diciendo que los riesgos eran mane-ales # los eneficios eranmucho ma#ores$ La atalla continu! por mucho tiempo # parecía que ")edes

de Corriente *lterna !estinhouse"   2<estinghouse AC NetGor0s9 lle&aa la&enta-a, sin emargo, el ultra competiti&o 'dison hio un @ltimo intento por 

&encer a su ri&al al contratar un ingeniero e>terno, llamado Barold K$ ?roGn,para realiar una demonstraci!n p@lica de la electrocuci!n de animalesutiliando energía de corriente alterna$ 'sta demonstraci!n lle&! a la in&enci!nde la silla el%ctrica para la e-ecuci!n de prisioneros condenados a muerte$

La segunda mitad del siglo XX se caracteri!, entre otras cosas, por ladenominada Re&oluci!n científico6t%cnica  de la tercera re&oluci!n industrial,con a&ances de las tecnologías 2especialmente la electr!nica # la medicina9 #las ciencias, que ha dado lugar al desarrollo de una numerosísima serie dein&entos 6dependientes de la electricidad # la electr!nica en su dise(o #funcionamiento6 que transformaron la &ida social, primero en las clases medias

de los países desarrollados, # posteriormente en todo el mundo con el procesode gloaliaci!n$ 'l desarrollo de las telecomunicaciones  e internet  permite

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halar de una sociedad de la informaci!n  en la que, en los paísesindustrialmente m"s desarrollados las decisiones econ!micas 2como consumir,producir # distriuir9, sociales 2como el estalecimiento de todo tipo derelaciones personales, redes sociales  # redes ciudadanas9 # políticas 2comoinformarse # opinar, aunque la democracia electr!nica s!lo est" esoada9 se

transmiten instant"neamente, lo que permiti! a +arshall +cLuhan halar de laEdad de la Electricidad $

La automatiaci!n 2en estadios m"s a&anados la ro!tica, que a@n no se hadesarrollado plenamente9 transform! radicalmente los procesos de traa-oindustrial$ 's posile halar #a no de una sociedad industrial  opuesta a lasociedad preindustrial, sino incluso una sociedad postindustrial  asada enpar"metros completamente nue&os$ 'ntre los in&entos que han contriuido a laase material de esa nue&a forma de &ida caen destacarD electrodom%sticos,electr!nica digital, ordenadores, ro!tica, sat%lites artificiales de comunicaci!n,energía nuclear , trenes el%ctricos,  refrigeraci!n  # congelaci!n de alimentos,

electromedicina, etc$

II% CIRCUITOS ELECTRICOS

Jn circuito el%ctrico es un con-unto de operadores unidos de tal forma quepermitan el paso o la circulaci!n de la corriente el%ctrica 2electrones9 paraconseguir alg@n efecto @til 2lu, calor, mo&imiento, etc%tera9$

Los circuitos el%ctricos son utiliados en cada uno de los aparatos el%ctricosque se utilian diariamente por todas las personas$ +uchos de estos circuitosson mu# comple-os # disponen de una gran &ariedad de elementos que encon-unto, hacen funcionar equipos tales como electrodom%sticos u otrosaparatos$ Antes de traa-ar pro#ectos de circuitos comple-os, dee comenarsepor el fundamento, que es comprender los conceptos "sicos de &olta-e,corriente el%ctrica, resistencia el%ctrica, etc$ 's elemental poder diferenciarentre las cone>iones en serie, paralelo # serie paralelo$

Jn circuito el%ctrico, por lo tanto, es la intercone>i!n de dos o m"scomponentes que contiene una tra#ectoria cerrada$ .ichos componentespueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores,semiconductores # cales$

Las cargas el%ctricas que constitu#en una corriente el%ctrica pasan de un puntoque tiene ma#or potencial el%ctrico a otro que tiene un potencial inferior$ Karamantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamadatami%n ;3/tae o te"s0!" entre los e>tremos de un 73"267t3r , se necesita undispositi&o llamado >e"era23r  2pilas, aterías, dinamos, alternadores$$$9 quetome las cargas que llegan a un e>tremo # las impulse hasta el otro$ 'l flu-o decargas el%ctricas por un conductor constitu#e una corriente el%ctrica$

Los elementos de un circuito el%ctrico se pueden di&idir principalmente enD'lementos pasi&os 6 Son aquellos que asoren energía$

'lementos acti&os 6 Son aquellos que suministran energía$

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Jn e-emplo de elemento pasi&o seria el resistor # las fuentes de corriente #&olta-e serian elementos acti&os$ Los capacitores e inductores suelen estardentro de estas dos categorías #a que adsoren energía cuando se carga # asimismo suministran energía cuando se descargan$

'l resistor, inductor, capacitor # fuentes son los elementos "sicos # es posilee-emplificar el funcionamiento de cualquier dispositi&o electr!nico condiferentes cominaciones de estos elementos$

Res0st3res@

's un elemento pasi&o$ Se denomina resistor a la oposici!n que encuentra lacorriente el%ctrica para recorrerla$ Su &alor se mide en ohmios # se designa conla letra griega omega ma#@scula 2O9$ La materia presenta 5 estados en relaci!nal flu-o de electrones$ stos son conductores, semiconductores, resistores #diel%ctricos$ Todos ellos se definen por el grado de oposici!n a la corriente

el%ctrica 2;lu-o de 'lectrones9$ disipa la energía en forma irre&ersile$

Ca:a70t3res 3 73"2e"sa23res@

's un dispositi&o formado por dos conductores o armaduras, generalmente enforma de placas o l"minas separados por un material diel%ctrico, que,sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada cargael%ctrica$

 A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad ocapacitancia$ 'n el Sistema internacional de unidades se mide en ;aradios 2;9,siendo : faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas susarmaduras a una diferencia de potencial de : &oltio, %stas adquieren una cargael%ctrica de : culomio$

La capacidad de : faradio es mucho m"s grande que la de la ma#oría de loscondensadores, por lo que en la pr"ctica se suele indicar la capacidad enmicrofaradios M; :*6), nanofaradios M; :*6H o picofaradios M; :*6:7$ Capacitancia$6 es una medida de la propiedad de un dispositi&o dealmacenar energía en forma de cargas separadas o de un campo el%ctrico$

I"267t3r 3 5350"a@

's un componente pasi&o que, deido al fen!meno de la autoinducci!n,almacena energía en forma de campo magn%tico$ Jn inductor est" constituidousualmente por una oina de material conductor, típicamente cale de core$'>isten inductores con n@cleo de aire o con n@cleo de un material ferroso, paraincrementar su inductancia$

-6e"te e/7tr07a@

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's un circuito o dispositi&o el%ctrico acti&o que pro&ee una diferencia depotencial o una corriente de manera confiale para que otros circuitos puedanfuncionar$

 

III% -UENTES REALES E IDEALES

-6e"te I2ea/

 

Jna fuente ideal tiene que tener una fuente de tension mu# ele&ada, # unaresistencia interna, conectada en paralelo, mu# ele&ada 2casi infinito9$ Con estolograremos conseguir una fuente de corriente que no &arie seg@n la resistenciade carga

-6e"te Rea/

La fuente real no es como en la teoria, porque siempre tiene una R de cargaminima2que con las pilas aumenta por curiosos procesos quimicos internos9$PQue significa que tenga una resistencia de carga minima Que en si2minimamente9 influ#e en la corriente entonces influ#e en la caida de potencialde la carga # la potencia disipada de esta misma$

Eer70703sD

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