-CEEIBS- 2016 Clase 1 Principios de electricidad

Curso de Electricidad, Electrónica e Instrumentación Biomédica con Seguridad
-CEEIBS- 2016
Clase 1
Principios de electricidad
Franco Simini, Martıın Arregui.
Núcleo de ingenierııa biomédica, Facultades de
Medicina e Ingenierııa
- Hospital de Clıınicas piso 15 sala 2 29 de marzo de 2016
Clase 1 – Principios de electricidad
Contenido de la clase
Componentes del átomo
● Electricidad y Corriente eléctrica
● Te n s i ó n V s C o r r i e n t e
● Ley de Ohm
● L e y e s d e K i r c h o ff
● Configuración de resistencias y resistencia
equivalente
● Ti p o s d e c o r r i e n t e e l é c t r i c a
● Componentes Básicos
● Ti p o s d e m a t e r i a l e s
● Riesgos eléctricos
●
Clase 1 – Principios de electricidad
Componentes del átomo
Modelo de un atomo
Electrones (e-)
● Protones (p+)
● Neutrones (n)
●
Clase 1 – Principios de electricidad
Electricidad y Corriente eléctrica
C a r g a e l é c t r i c a : P r o p i e d a d f ıı s i c a d e a l g u n a s
p a r t ıı c u l a s s u b - a t o m i c a s .
Se manifiesta mediante fuerzas de atracción o
repulsión entre ellas.
Unidad: Coulomb (C).
E l e c t r i c i d a d : F o r m a d e e n e r g ıı a d e b i d a c a r g a s
eléctricas estáticas o en movimiento.
Proviene del griego “elektron” (ámbar).
Clase 1 – Principios de electricidad
Electricidad y Corriente eléctrica
Corriente eléctrica:
F l u j o d e c a r g a a t r a v é s d e u n c o n d u c t o r.
Para definirla se observa la cantidad de carga que
pasa por un conductor en un segundo.
Unidad: Amperio o Ampere (A).
1 Ampere = 1 Coulomb/segundo
Diferencia Potencial eléctrico:
Para que exista un flujo de cargas entre dos puntos,
debe existir una diferencia de potencial eléctrico
entre dichos puntos.
Te n s i ó n , D i f e r e n c i a d e P o t e n c i a l , o Vo l t a j e . U n i d a d :
Vo l t ( V ) .
Clase 1 – Principios de electricidad
Tensión Vs Corriente
Ejemplo
Si la diferencia de potencial V AB = 10V , y la
resistencia del material es R = 2Ω el flujo de
carga eléctrica (corriente) es:
I = VAB / R = 5A.
Se relacionan mediante Ley de Ohm.
Clase 1 – Principios de electricidad
Tensión Vs Corriente - Analogía
Pensemos en un caño con una bolita.
● Si ambos extremos del caño permanecen a la
misma altura, la bolita permanece quieta.
●
●
Si se levanta uno de los extremos del caño, la
bolita cae.
Existe diferencia de altura, por lo tanto hay flujo
de bolitas.
Clase 1 – Principios de electricidad
Tensión Vs Corriente - Analogía
Análogamente, una diferencia de potencial entre
dos puntos de un circuito, genera un flujo de
carga eléctrica (corriente eléctrica).
Clase 1 – Principios de electricidad
Ley de Ohm
”La diferencia de potencial (V) que aparece entre
l o s e x t r e m o s d e u n r e s i s t o r, e s d i r e c t a m e n t e
proporcional a la corriente eléctrica (I) que circula
por el citado resistor”.
Ejemplo: Si por una resistencia de 10Ω circula una
corriente de 2A, aplicando la ley de Ohm sabemos
q u e l a d i f e r e n c i a d e p o t e n c i a l e s 2 0 V.
(V = 10Ωx2A)
Clase 1 – Principios de electricidad
Primera ley de Kirchhoff
”La suma de las corrientes que entran a un nodo
es igual a la suma de las corrientes que salen del
mismo”.
(Los nodos no acumulan corriente)
Ejemplo: I1 = I2 + I3
Clase 1 – Principios de electricidad
Segunda ley de Kirchhoff
”La diferencia de potencial entre dos puntos es
igual a la suma de las diferencias de potencial
entre los puntos intermedios a esos
dos”.
Ejemplo: V = V1 + V2 + V3
Clase 1 – Principios de electricidad
Configuraciones y equivalentes
➔
Conexión serie: En esta configuración, la
corriente que atraviesa los elementos es la
misma.
Resistencias: Si tenemos resistencias conectadas
en serie, se puede sustituir por una sola
resistencia de valor Req sin alterar el circuito.
Req = R1 + R2 … + … Rn
Clase 1 – Principios de electricidad
Configuraciones y equivalentes
➔
Conexión paralelo: En esta configuración, la
diferencia de potencial es la misma para todos
los elementos.
Resistencias: Si tenemos resistencias conectadas
en paralelo, es posible sustituirlas por una sola
resistencia Req sin alterar el circuito.
1/Req = 1/R1 + 1/R2 … + … 1/Rn
Clase 1 – Principios de electricidad
Tipos de corriente eléctrica
➔
➔
Corriente continua (CC o DC):
Flujo constante de electrones a través de un
conductor en un solo sentido.
Ej: La corriente que entregan las baterías.
Corriente alterna (AC):
Flujo de electrones a través de un conductor en
ambos sentidos (Señal sinusoidal de corriente).
Ej:La corriente que entrega el enchufe.
Clase 1 – Principios de electricidad
Componentes básicos
➔
➔
Fuente de tensión continua (DC): componente
que impone una tensión continua a lo que se
conecte en sus bornes (ej: una batería).
Fuente de tensión alterna (AC): componente que
impone una tensión alterna a lo que se conecte
en sus bornes (ej: un enchufe).
Clase 1 – Principios de electricidad
Componentes básicos
➔
➔
➔
Resistor (resistencia): Se opone al
pasaje de la corriente. Disipa energía
eléctrica.
Capacitor (Condensador): Almacena
energía eléctrica en forma de campo
eléctrico.
Inductor (Bobina): Almacena energía
eléctrica en forma de campo
magnético.
Clase 1 – Principios de electricidad
Componentes básicos
➔
➔
Fuente de corriente: Componente que
impone una corriente a lo que se le
conecte en sus bornes.
Llave: Componente que permite, o
interrumpe el paso de la corriente,
dependiendo de su posición.
Clase 1 – Principios de electricidad
Tipos de materiales
➔
➔
Conductores: Materiales que permiten el pasaje
de la corriente eléctrica con facilidad debido a
que tienen muchas cargas libres (ej: Metales).
Aislantes: Materiales que no permiten el pasaje
de la corriente eléctrica debido a que no poseen
cargas libres (ej: Goma, PVC).
Clase 1 – Principios de electricidad
Tipos de materiales
➔
Semiconductores: Materiales aislantes ’dopados’
con elementos que proporcionan algunas cargas
libres.
Permiten la construcción de dispositivos que
pueden funcionar como aislantes en algunas
condiciones y como conductores en otras,
transistores, diodos, circuitos integrados, etc.
(ej: Silicio + Impurezas).
Clase 1 – Principios de electricidad
Cortocircuito
➔
Cortocircuito: Cuando en un circuito entran en
contacto elementos que no fueron diseñados para
estar en contacto se le llama “cortocircuito”.
La corriente en el circuito puede superar la
admitida por los cables y/o componentes.
Clase 1 – Principios de electricidad
Ejemplos
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Ejemplos
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