Repblica bolivariana de VenezuelaMinisterio del poder popular para la educacinInstituto universitario politcnicoSantiago Mario

Anlisis critico

Profesor : Julin Carneiro Realizado por:Luis vicentC.I:26.087.170

Porlamar, Mayo 2015 Anlisis critico

La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al descubrimiento de sus leyes como fenmeno fsico y a la invencin de artefactos para su uso prctico.El fenmeno en s, fuera de su relacin con el observador humano, no tiene historia; y si se la considerase como parte de la historia natural, tendra tanta como el tiempo, el espacio, la materia y la energa. Como tambin se denomina electricidad a la rama de la ciencia que estudia el fenmeno y a la rama de la tecnologa que lo aplica, la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la tecnologa que se ocupa de su surgimiento y evolucin.Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el ao 600 a. C., cuando el filsofo griego Tales de Mileto observ que frotando una varilla de mbar con una lana o piel, se obtenan pequeas cargas (efecto triboelctrico) que atraan pequeos objetos, y frotando mucho tiempo poda causar la aparicin de una chispa. Cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia, que incluan magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este material se atraan entre s, y tambin a pequeos objetos de hierro. Las palabras magneto (equivalente en espaol a imn) y magnetismo derivan de ese topnimo.

Los cientficos han estudiado la electricidad durante siglos, pero no fue hasta finales del siglo XIX que la electricidad se empez a usar de forma prctica y a estudiarse formalmente. Los principios de la electricidad se empezaron a comprender gradualmente. Los primeros estudios cientficos Pasaron ms de 2.000 aos sin avances desde Tales de Mileto hasta que el ingls Guillermo Gilbert, mdico de cmara de la reina Isabel I, retoma alrededor del 1600 los estudios de los griegos y emplea por primera vez la palabra electricidad para describir sus experimentos sobre electricidad y magnetismo. En su obra De Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure detall que algunas sustancias como el vidrio, el azufre y la resina se comportaban como el mbar, y cuando eran frotadas atraan objetos livianos; mientras que otras como el cobre o la plata no ejercan ninguna atraccin. A las primeras las llam "elctricas", mientras que a las segundas las denomin "anelctricas". En 1672 el fsico alemn Otto von Guericke desarroll la primer mquina electrosttica para producir cargas elctricas. Esta mquina consista de una esfera de azufre que poda hacer girar con una mano y frotar con la otra. Adems de atraer pequeos trozos de papel produca (lo cual era inesperado) crujidos y diminutas chispas mientras se la frotaba. Por primera vez se vea que la electricidad poda fluir, aunque en realidad se pensaba que era un fluido que poda ser transferido de un objeto a otro por frotamiento. Luego, a fines de 1673 el francs Franois de Cisternay Du Fay identific la existencia de dos cargas elctricas, positiva y negativa. Segn su teora, estas cargas estaban ligadas a la existencia de dos tipos de fluidos elctricos: uno de atraccin y otro de repulsin.En junio de 1752, Benjamn Franklin hizo un experimento con un papalote en una noche de tormenta y descubri que los relmpagos eran electricidad; l estaba tratando de investigar si los relmpagos se consideraban un fenmeno elctrico. En 1820, Hans Christian Orsted descubri que la corriente elctrica crea un campo magntico. Con este descubrimiento los cientficos pudieran relacionar el magnetismo a los fenmenos elctricos. En 1879, Thomas Edison invent el foco elctrico. l perfeccion un invento similar pero ms antiguo utilizando electricidad de baja corriente, el vaco dentro de un globo y un filamento pequeo y carbonizado y produjo una fuente de energa duradera y confiable. En ese momento, la idea del relmpago elctrico no era nueva, pero no exista nada que fuera lo suficientemente prctico para poderse utilizar domsticamente. Edison no slo invent una luz elctrica incandescente, sino un sistema de iluminacin elctrico que contena todos los elementos para hacer que la luz incandescente fuera segura, econmica y prctica. Antes de 1879, la electricidad por corriente directa (DC) solamente se utilizaba para iluminar reas exteriores.

Lo que hoy conocemos como la industria elctrica moderna comenz en 1880. Esta industria surge a partir de la evolucin de los sistemas de iluminacin exteriores y de los sistemas elctricos de gas y de carbn comerciales. El 4 de Septiembre de 1882, Edison encendi el primer sistema de distribucin de energa elctrica en el mundo, este proporcionaba 110 voltios de corriente directa (DC) a cincuenta y nueve clientes, y as fue como la primera estacin comercial de energa comenz a funcionar. La estacin se localizaba en la calle Pearl, en la parte baja de Manhattan. Esta proporcionaba luz y electricidad a una milla a la redonda. La era elctrica haba comenzado. Esta estacin se llamaba "Estacin Generadora de Electricidad Thomas Edison en la Calle Pearl" . La estacin contaba con los cuatro elementos necesarios para el funcionamiento de un sistema moderno de utilidad

A finales del siglo XIX, Nikola Tesla empez a trabajar con la generacin, uso y transmisin de electricidad de corriente alterna (AC), la cual puede transmitirse a distancias mucho mayores que la corriente directa (DC). Tesla, con la ayuda de Westinghouse, introdujo la iluminacin interior a nuestros hogares y a las industrias. En 1881, Lucien Gaulard de Francia y John Gibbs de Inglaterra hicieron una demostracin de un transformador de energa en Londres. George Westinghouse se interes en el transformador y comenz a experimentar con redes de corriente alterna, AC, en Pittsburgh. l trabaj en refinar el diseo del transformador y en construir una red prctica de energa de corriente alterna (AC). Westinghouse utiliz el transformador para resolver el problema de enviar la electricidad a distancias ms largas. Esta invencin hizo posible proporcionar electricidad a negocios y hogares que se encontraban lejos de las plantas generadoras. En 1886, Westinghouse y William Stanley instalaron el primer sistema de energa de corriente alterna (AC) de voltaje mltiple en Great Barrington, Massachusetts. Este sistema obtena la energa por medio de un generador hidroelctrico que produca 500 volts AC. El voltaje se transmita en 3,000 volts y despus se "bajaba" a 100 voltios para dar energa a las luces elctricas. Ese mismo ao, Westinghouse form la "Compaa de Electricidad y Manufactura Westinghouse" En 1888, Westinghouse y su ingeniero de cabecera, Oliver Shallenger desarrollaron el medidor de energa. Este medidor se pareca al medidor de gas y utilizaba la misma tecnologa que utilizamos actualmente.

Westinghouse tambin influy en la historia por habilitar el crecimiento del sistema de ferrocarril y por promover el uso de la electricidad para el transporte y la energa. En 1896, l tambin invent el "Desarrollo Hidroelctrico de las Cataratas de Nigara" y comenz a colocar estaciones generadoras lejos de los centros de consumo. La planta Nigara transmita enormes cantidades de energa a Buffalo, New York (a ms de veinte millas de distancia). Las Cataratas de Nigara demonstraron la superioridad de la transmisin de energa por medio de electricidad sobre la transmisin con medios mecnicos, as como la superioridad de la corriente alterna (AC) sobre la corriente directa (DC). Nigara impuso los estndares para el tamao de los generadores y fue el primer gran sistema que proporcion electricidad desde un circuito para fines mltiples como los sistemas de ferrocarril, iluminacin y energa.

Westinghouse promovi la distribucin de energa de corriente alterna, AC, y Edison promovi la energa de corriente directa, DC. Ambos entraron en una guerra llamada "La Guerra de las Corrientes". Edison deca que los sistemas de alto voltaje eran muy peligrosos, y Westinghouse contrarest este argumento diciendo que los riesgos eran manejables y los beneficios eran mucho mayores. La batalla continu por mucho tiempo y pareca que "Redes de Corriente Alterna Westinghouse" (Westinghouse AC Networks) llevaba la ventaja, sin embargo, el ultra competitivo Edison hizo un ltimo intento por vencer a su rival al contratar un ingeniero externo, llamado Harold P. Brown, para realizar una demonstracin pblica de la electrocucin de animales utilizando energa de corriente alterna. Esta demonstracin llev a la invencin de la silla elctrica para la ejecucin de prisioneros condenados a muerte.

Una poca de nuevos descubrimientos Con posterioridad a la esfera de Guericke, el siguiente invento prctico fue el primer almacenador de carga elctrica (1745). Este dispositivo fue conocido como botella de Leyden (por la ciudad en que se lo invent) y consista en una botella de vidrio parcialmente llena de agua con un gancho metlico que colgaba a travs del corcho. A partir de 1780, la revolucin industrial impuls las investigaciones y el conocimiento cient- fico. En esta poca, Benjamn Franklin rebati las teoras de Du Fay y postul que la electricidad era un fluido nico, calificando a las sustancias en elctricamente positivas y negativas de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido. Franklin confirm tambin que el rayo era efecto de la conduccin elctrica a travs de un clebre experimento, en el cual la chispa bajaba desde un barrilete remontado a gran altura hasta una llave que l tena en la mano. Posteriormente se estableci la distincin entre los materiales aislantes y conductores. Los aislantes eran aqullos a los que Gilbert haba considerado "elctricos", en tanto que los conductores eran los "anelctricos". En 1785, el francs Charles Coulomb corrobor que la fuerza entre cargas elctricas era proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separaba las cargas. Este enunciado se conoci como Ley de Coulomb. El italiano Galvani hizo otro descubrimiento importante en forma accidental hacia fines del siglo XVIII. En 1786 observ que al conectar un alambre de hierro o latn al nervio de una pata de rana y una varilla al msculo, ste se contraa del mismo modo que cuando se le haca pasar una descarga elctri Teora elctrica

El tomo, la menor porcin de un elemento y que define las caractersticas del elemento se considera compuesto por un ncleo con cargas positivas (protones) y neutrones, protones mas neutrones constituyen prcticamente el total de la masa del tomo y alrededor del ncleo igual nmero cargas negativas (electrones) cuya masa es insignificante.

Cargas Elctricas

La prdida de electrones de un material origina una carga elctrica positiva y la ganancia de electrones una carga elctrica negativa.En un tomo los protones se consideran cargas elctricas positivas y los electrones cargas elctricas negativas.A un tomo que ha perdido un electrn se le llama un ion positivo y a un tomo que ha ganado un electrn se le llama un ion negativo.La unidad de carga elctrica es el coulumb. la carga de un electrn e = 1.6 x 10 19 coulumb y un coulumb = 6.24 x 1018 electronesAlgunas sustancias como lquidos y gases permiten el movimiento de los iones y otros como los metales permiten solo el movimiento de los electrones y a todos ellos se les llama conductores elctricos, los elementos que no permiten el movimiento de cargas elctricas se les llama aislantes y los que permiten la movilidad pero en forma muy escasa se les llama semiconductores.Existen varias formas de cmo cargar un cuerpo elctricamente y se conocen como: por contacto, por induccin, por rozamiento, por efecto termoinico, por efecto fotoelctrico y por efecto piezoelctrico.

FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELECTRICOLa presencia de cargas elctricas afectan el entorno creando un campo elctrico E (similar al campo gravitacional g producido por las masas F = mg) que tendr un efecto de atraccin o repulsin sobre otras cargas elctricas (cargas del mismo sentido se repelen, cargas de diferente signo se atraen)La fuerza es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.F = K q1xq2 / r2 Newtondonde K = 9 x 109 nt . m2/cul2 En funcin del campo elctricoF = qEEntre dos placas paralelas una cargada positivamente y otra cargada negativamente se crea un campo elctrico constante, una carga elctrica entre las placas sera forzada a moverse hacia una de las placas as como un objeto es forzado a caer sobre la tierra.

El campo elctrico en el interior de un conductor es 0, por ejemplo dentro de una caja metlica.ENERGIA POTENCIAL ELECTRICASobre una carga elctrica en un campo elctrico se realiza un trabajo al desplazarla un valor s de una posicin a hasta una posicin b, por la fuerza elctrica, independiente de la trayectoria, como ocurre con un objeto por las fuerza gravitacional cuando un cuerpo cambia de posicin. W = F s = qEsjulios Ese trabajo se convierte en Energa potencial elctrica (Epa Epb) = W POTENCIAL ELECTRICOSe define Diferencia de Potencial elctrico Vab como la Energa potencial elctrica por unidad de cargaVab = Va Vb = W/q = Es(julios/coulomb) = voltioCORRIENTE ELECTRICASe define el parmetro corriente elctrica I como la cantidad de carga por unidad de tiempo que circula por un conductor, convencionalmente se le asigna el sentido contrario al movimiento de electrones.Los electrones bajo la accin del campo elctrico se mueven en el conductor con una velocidad media constante llamada velocidad de arrastre, que en el cobre es de 0.02 cm/seg.El movimiento de los electrones dsn lugst s una onda elctrica que se propaga en el conductor a la velocidad de la luz.I = Q/t(coulomb/seg) = Amperio

Se define densidad de corriente como a la corriente por unidad de rea. J = I/A(Amperios / M2)Se conoce que el campo elctrico es proporcional a la densidad de corriente por tanto:E = jPor tanto en un conductor elctrico de longitud s la diferencia de potencial entre los extremos sera proporcional a la corriente elctrica :Vab = Es = s I/A = RISe obtiene la expresin llamada Ley de Ohm Donde (R = s/A) es una constante llamada resistencia elctrica y se expresa en voltio / Amperio = y representa una oposicin al flujo de la carga. Al inverso de la resistencia elctrica se le conoce como Conductancia. GVab = RI =I/GA se le conoce como la resistividad del material y se expresa en -m. POTENCIA Y ENEGIA ELECTRICA Se define Potencia como el trabajo por unidad de carga y expresa la capacidad que un aparato elctrico puede suministrar o consumir energa por unidad de tiempo.P = W / t = Vq / t = VI = RI2 = V2/R(voltio-amperio = vatio).En funcin de la Potencia la Energa elctrica EE es:EE = Pt (vatio-seg) (kilovatio-hora = Kw-H). CORRIENTE DIRECTA O CONTINUA (CC) Y CORRIENTE ALTERNA (CA)Si el flujo de cargas de la corriente elctrica se mantiene siempre en un mismo sentido e invariable se le clasifica como corriente continua, suministran corriente continua o directa las bateras o acumuladores.Si el generador de corriente cambia el sentido del flujo de cargas peridicamente se dice que suministra corriente alterna.

Generadores elctricos

CIRCUITOS TRIFASICOSEn general para el transporte y distribucin en alta y media tensin de energa elctrica se utilizan sistemas trifsicos trifilares y para la distribucin en baja tensin sistemas trifsicos tetrafilares. La conversin de media a baja tensin se hace mediante transformadores.De la red de BT. Trifsica tetrafilar se hacen acometidas domiciliarias monofsicas o bifsicas trifilares y a instalaciones industriales acometidas trifsicas tetrafilares normalmente.CALCULOS DE POTENCIA Y CORRIENTE EN CA.

W = la carga total en cada caso.W = (VL/3) .I Cos potencia del circuito monofsicoW = Vl . I Cos potencia del circuito bifsico bifilarW = 2. (VL/3) .I Cos potencia para el circuito bifsico trifilar

W = 3. (VL/3) .I Cos potencia para circuito trifsico trifilar o tetrafilar. LEYES DE KIRCHHOFFEn un circuito elctrico se deben distinguir nodos y circuitos cerrados, los nodos son considerados puntos de resistencia cero a donde convergen lados de diferentes elementos elctricos (resistencias, condensadores, bobinas, fuentes de voltaje o de corriente, etc.) y los caminos cerrados inician y terminan en un nodo habiendo recorrido un camino cerrado.En el siguiente circuito, por ejemplo, encontramos 3 nodos y tres caminos cerrados:CIRCUITOS EQUIVALENTESELEMENTOS EN SERIE Y EN PARALELOLos dispositivos elctricos pueden ser conectados en serie cuando solo tienen un nodo comn y en paralelo cuando tienen dos nodos en comn.En el circuito de la figura las resistencia R2 y R3 tienen comn el nodo 2 por tanto estn en serie y resistencia R1 con el equivalente de las resistencias (R2 y R3) estn en paralelo. Los elementos en serie dentro de un circuito tienen la misma corriente y los elementos en paralelo tendrn el mismo voltaje, as las resistencias R2 y R3 tendrn la misma corriente por estar en serie y las resistencias R1 y (R2+R3) tendrn el mismo voltaje por estar en paralelo.

EQUIVALENCIAS CON ELEMENTOS RESISTIVOSLa resistencia equivalente de un circuito de resistencias en serie es igual a la suma aritmtica de las resistencias en serie. En el circuito el equivalente Req a las resistencias (R2 = 240 ohm y R3 = 240 ohm) que estn en serie es igual a R2 + R3.Req = R2 + R3 = 480 ohm.La conductancia equivalente a un circuito de resistencias conectadas en paralelo es igual a la suma aritmtica de las conductancias en paralelo. En el circuito la conductancia equivalente Geq a las resistencia (R1= 144 ohm y (R2+R3) = 480 ohm) es igual a 1/R1 + 1/(R2+R3).Geq = G1 + G23 = 1/144 + 1/480 = 13/1440 mhoLa resistencia equivalente total del circuito ser el inverso de la conductancia equivalente total.Req = 1/Geq = 1440/13 ohm. EQUIVALENCIAS CON ELEMENTOS REACTIVOSLas inductancia equivalente en un circuito de bobinas en serie es igual a la suma aritmtica de las inductancias en serie.Leq = L1 + L2 + .... + LnEl inverso de la inducatancia equivalente a un circuito de bobinas conectadas en paralelo es igual a la suma aritmtica de los inversos de las inductivas en paralelo.1/Leq = 1 /L1 + 1/L2 ... + 1 /LnEl inverso de la capacitancia equivalente en un circuito de condensadores en serie es igual a la suma aritmtica de los inversos de las capacitancias en serie.1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + .... + 1/CnLa capacitancia equivalente a un circuito de condensadores en paralelo es igual a la suma aritmtica de las capacitancias en paralelo.Ceq = C1 * C2 * .... + Cn

Ejercicios Grficade Voltaje (V) vs Corriente (I)La grfica o diagrama es algo sencillo de construir, puesto que la resistencia o el valor de R permanece constante y cuando esto ocurre nos da a entender que es directamente proporcional, es decir una recta que atraviesa el origen, tal como se muestra en la imagen.

Gracias a leley del Ohmmuchos aparatos electrodomsticos son fabricados con excelente diseo electrnico para manejar la tensin que suministran stos mismos.

dnde:i = Corriente (Amper)R = Resistencia (Ohm)V = Voltaje o Tensin (Volts)1.- Calcula la intensidad de la corriente que alimenta a una lavadora de juguete quetiene una resistencia de 10 ohmios y funciona con una batera con una diferenciade potencial de 30 VSolucin:Para darle solucin a este problema, basta con retomar los datos del problema que en este caso sera la resistencia de 10 Ohmios, y una tensin de 30 Volts, por lo que tendramos.

?El problema nos pide la corriente, por lo que tendremos que aplicar la ley del ohm, para hallarla.

2.-Calcula el voltaje, entre dos puntos del circuito de una plancha, por el queatraviesa una corriente de 4 amperios y presenta una resistencia de 10 ohmiosSolucin:Del mismo modo que el ejemplo anterior, lo que necesitamos es retomar nuestros datos, que en este caso seran los 4 amperios que atraviesan sobre el circuito de la plancha y la resistencia de 10 ohmios, por lo que:

?En este caso nuestra frmula ser la misma, solo que ahora la vamos a despejar.

Ahora reemplazamos nuestros datos.

3.-Calcula la resistencia atravesada por una corriente con una intensidad de 5amperios y una diferencia de potencial de 11 voltios.Solucin:Si siempre consideramos los datos de nuestros problemas, es ms fcil resolver un problema de fsica, en este caso tendramos lo siguiente:

?Ahora de la ley del ohm, despejamos el valor deRpara poder obtener nuestra ecuacin final:

Por lo que nuestra resistencia sera de 2.2 Ohms, que dara por finalizado nuestro ejercicio.