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Principios de Electricidad y Magnetismo: Guía completa
1. Intensidad Umbral Auditiva y del Dolor
El umbral de audición corresponde a un valor de intensidad de la onda sonora de I0 = 10-12 W/m2. El valor correspondiente al llamado umbral del dolor es I = 1 W/m2.
2. Sonido y Decibelios
Un sonido de 23 dB. La sensación sonora (expresada en decibelios, dB) está relacionada con la intensidad de la onda sonora.
Tablas de Verdad
AND
| A | B | A+B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
OR
| A | B | A.B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
2. Corriente Eléctrica y Ley de Ohm
Llamamos corriente eléctrica a cualquier movimiento de cargas en el espacio. Un conductor es un material cuyos electrones de su último orbital están débilmente unidos a sus átomos. Cuando aparece un campo eléctrico en el conductor, por ejemplo, al aplicar una diferencia de potencial entre sus extremos, los electrones de la banda de conducción se mueven, dando lugar a una corriente eléctrica.
Ley de Ohm: La relación entre la diferencia de potencial (ΔV) aplicada a los extremos de un conductor y la intensidad de corriente (I) que circula por él es directamente proporcional a la resistencia (R) del conductor: ΔV = I * R.
3. Tipos de Corriente Eléctrica
Existen dos tipos principales de corriente eléctrica:
- Corriente Continua (CC): El sentido de la corriente se mantiene constante con el tiempo. Si la intensidad mantiene además un valor constante, la llamamos corriente estacionaria.
- Corriente Alterna (CA): El sentido de la corriente varía con el tiempo. Las cargas se mueven adelante y atrás sucesivamente. Un parámetro importante de la CA es su frecuencia.
4. Generación de un Campo Magnético
Para generar un campo magnético, utilizamos un imán o una bobina de espiras recorridas por una corriente eléctrica (electroimán). Para incrementar el valor del campo magnético generado, podemos introducir un núcleo de material ferromagnético en el interior del solenoide. La unidad de medida del campo magnético en el Sistema Internacional es el Tesla.
5. Funcionamiento de un Altavoz
El principio físico del funcionamiento de un altavoz se basa en la fuerza que aparece entre dos imanes alineados. Cuando la señal alterna pasa por la bobina, la corriente varía, generando un campo magnético variable. El imán fijo atrae o repele la bobina en función del sentido en que circule la intensidad de corriente. La bobina está fija a una membrana que oscila, generando la onda sonora.
6. Funcionamiento de un Motor Eléctrico
Cuando colocamos una bobina recorrida por corriente en una zona de campo magnético, el par de fuerzas que actúa sobre la bobina tiende a girarla. Esto se aprovecha para generar movimiento de rotación.
7. Funcionamiento de un Generador de Corriente
Al girar una espira cerrada en un campo magnético uniforme, el flujo magnético cambia debido a la variación de ángulo entre la espira y el campo. Esta variación de flujo magnético da lugar a la aparición de una corriente inducida en la espira.
A partir del principio del generador, podemos construir fuentes de CC (dínamos) o de CA (alternadores).
8. Transformador Eléctrico
Un transformador es un dispositivo que permite cambiar el voltaje de una señal de CA. Podemos elegir el voltaje de salida a partir del voltaje de entrada controlando la relación entre el número de espiras del primario y del secundario.
9. Conversión de CA a CC
Para convertir la corriente alterna en corriente continua en un circuito, utilizamos un rectificador fabricado con diodos.
10. Tipos de Transporte de Corriente Eléctrica
El transporte de energía eléctrica se realiza para dotar de electricidad a los consumidores desde el lugar de generación. Existen dos modos básicos:
- Transporte por CC: El primer sistema de distribución de CC fue desarrollado por T.A. Edison y empezó a funcionar en 1882 en Nueva York. En este sistema, la corriente eléctrica se genera a 110 V mediante dínamos y se transporta a los diferentes puntos de consumo conectados en serie. Uno de los principales problemas de este sistema son las pérdidas por la potencia disipada debido a la resistencia de los cables.
- Transporte por CA: Tesla (1883) propuso el modelo de transmisión eléctrica basado en corriente alterna, que es el más utilizado actualmente. En este sistema, la corriente eléctrica se genera mediante alternadores en la central eléctrica y se usan transformadores para poder transportar la energía a altas tensiones. Con la alta tensión, la intensidad de corriente se reduce para transportar una misma cantidad de potencia, lo cual reduce las pérdidas.