Clase 1

ELECTRONICA Y ELECTRICIDAD IND. Jose Fernández G.
ELECTRONICA Y ELECTRICIDAD
INDUSTRIAL
Ing. Jose Fernandez Goicochea

Conceptos Generales de Electricidad, Circuitos
eléctricos DC, CA y Generación de la corriente
eléctrica
Parámetros de circuitos Circuitos de corriente continua.

Variables de circuitos
- Carga eléctrica, tensión y corriente.
- Circuitos eléctricos. Introducción al análisis de circuitos.
- Elemento básico ideal de circuito.
- Potencia y energía. Problemas

¿Qué es la electricidad?
¿Dónde la vemos?
¿Dónde está la electricidad?
¿Cómo se genera?
Nuestra civilización depende
de la electricidad
Algunos aparatos eléctricos
de la vida cotidiana...
¿Cómo sería nuestra vida
sin electricidad?
Carga y corriente eléctrica

¿Qué es la electricidad?
¿Dónde la vemos?
La corriente eléctrica es un flujo de electrones,
impulsados por las fuerzas que se establecen entre
cargas eléctricas de diferente signo.
la electricidad es la forma de energía mas usada. La electricidad
hace funcionar nuestros electrodomésticos, mueve motores, etc.
la energía eléctrica se trasforma en energía calorífica, energía
luminosa, energía mecánica y otras formas de energía para ser
útil.
No podemos ver la electricidad pero podemos ver lo que hace

¿Cómo se genera?
ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN O INDUCCIÓN
ELECTRICIDAD POR REACCIÓN QUÍMICA
ELECTRICIDAD POR PRESIÓN
ELECTRICIDAD POR CALOR
ELECTRICIDAD POR MAGNETISMO
ELECTRICIDAD POR LUZ

¿Qué entender por electricidad?
Nosotros utilizamos la electricidad
Pero ha existido desde el
origen del universo. Incluso
antes de la formación
de la materia.

Existen 2 tipos
de cargas
Un cuerpo está compuesto
por muchas cargas.
Existen 3 tipos de
cuerpos según su
carga eléctrica neta.
Positivas (+)
Negativa (-)
Positivas (+)
Negativa (-)
Neutro
Tipos de cargas

Tipos de cargas
Cargas positivas y negativas
Sólo hay dos tipos de carga y que cargas similares se
repelen y cargas diferentes se atraen.

+ – + –
+ + +
– + –
– + –
+ + +
– – –
Positivo
Negativo
Neutro
Cargas + = 5
Cargas – = 2
Carga total = +3
Cargas + = 2
Cargas – = 4
Carga total = -2
Cargas + = 3
Cargas – = 3
Carga total = 0
¿Cómo saber la carga total de un cuerpo?
Tipos de cargas

¿Qué le ocurre a una peineta de plástico que
ha sido frotada con el pelo?
¿Si los papeles están neutros, por
qué la peineta atrae a los papeles?
Tipos de cargas
¿Qué es la electroestática?
¿Qué es la electrodinámica?

Los metales en general son muy buenos conductores de la electricidad
Existen cargas que se pueden mover fácilmente.
Conductores y aisladores
Algunos materiales
como los metales
tienen un gran
número de electrones
libres que pueden
moverse a través del
material, estos
materiales tienen la
habilidad de transferir
carga de un objeto a
otro y se llaman
conductores.

Existen cargas, pero no se pueden mover fácilmente.
¿Dónde vemos
aisladores?
Los aislantes eléctricos,
son materiales en los
cuales los electrones
están firmemente unidos
a sus respectivos
átomos. En
consecuencia, estas
sustancias no poseen
electrones libres y no
será posible el
desplazamiento de
carga a través de ellos.
Estas sustancias son
denominadas aislantes
o dieléctricos. El vidrio o
el plástico son ejemplos
típicos.

Características de los conductores Eléctricos
Clasificación de los materiales
Los materiales están clasificados en:
• Conductores
• Semiconductores
• Aislantes
De acuerdo a los fenómenos eléctricos, la materia
se puede comportar como:
Aislante
Conductor
Semiconductor

Clasificación general de los materiales

Materiales Aislantes

Materiales Conductores
Conductores
Funciones:
•Los conductores eléctricos son los elementos del
circuito cuya finalidad es la de transmitir energía
eléctrica desde la fuente hasta la carga
•Brindar la seguridad requerida en las normas
internacionales

Materiales Conductores

Caracteristica de los Conductores
Conductividad

Constitución de los conductores eléctricos

Clasificación

Propiedades de los materiales conductores

Voltaje
Voltaje, tensión o diferencia
de potencial
El voltaje es la fuerza que hace
que los electrones libres se
muevan de un átomo a otro, la
unidad de medida del voltaje es
el voltio (V), el voltaje
generalmente es suministrado
por
una batería.
Este voltaje se reparte entre los
distintos elementos del circuito,
para medir el voltaje se hace uso
de un voltímetro

Voltaje
El dispositivo que
suministra la energía
eléctrica suficiente
para que se produzca
una corriente eléctrica
se llama fuente de
fuerza electromotriz
(fem). Convierte la
energía química o
mecánica en energía
eléctrica

TENSIÓN.- Se denomina así a la magnitud registrada como
consecuencia de una diferencia de potencial que se registra en puntos
diferentes dentro de un circuito eléctrico tal como se puede notar en las
figuras que siguen líneas abajo.

UNIDADES.- Las unidades de la tensión son los voltios.
Cuando la tensión es utilizada en baja tensión se usan los Voltios.
Cuando la tensión es utilizada en media y alta tensión se usan los
Kilovoltios.
Tabla 1. 2.- Unidades de la tensión.
Unidades Denominación Siglas
Múltiplos Kilovoltios Kv
Unidades Voltios V
Sub múltiplos milivoltios MV

EL VOLTIMETRO

Batería
0 V
EL VOLTIMETRO

(SegúnlanormaIEC)
U
(SegúnlanormaNEMA)
U
EL VOLTIMETRO
NOMENCLATURA NORMALIZADA

Batería
bornes
puntadepruebanegra(-)
cuadrante
puntadepruebaroja(+)
COM
Ω
VDC VAC
ADC
conmutador
selector
0 V
EL VOLTIMETRO

Voltaje

CORRIENTE ELECTRICA CC Y CA
CORRIENTE ELECTRICA .- Se denomina así al movimiento ordenado de
los electrones libres en el interior de un conductor.
TIPOS DE CORRIENTE ELECTRICA.- Teniendo en cuenta el tipo de
campo eléctrico se dividen en :
Corriente continua.
Corriente alterna.
EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA .- La corriente eléctrica al pasar
por un determinado conductor y dependiendo de su naturaleza presenta los
siguientes efectos :
. Efecto magnético ( siempre ocurre ).
. Efecto químico.
. Efecto luminoso.
. Efecto fisiológico.
. Calorífico

Corriente eléctrica

•Se llama corriente eléctrica a
la carga que atraviesa la
sección transversal del
conductor en la unidad de
tiempo.

CORRIENTE ELÉCTRICA
Flujo de cargas eléctricas por unidad de tiempo, que
atraviesan un área transversal de un conductor se llama
corriente eléctrica.
la intensidad de esta corriente eléctrica se representa
por la letra I y se mide en amperios (A), para medir la
intensidad de corriente se utiliza el amperímetro

En un circuito eléctrico
cerrado la corriente circula
siempre del polo negativo
al polo positivo de la
fuente de fuerza
electromotriz.
(FEM), que puede ser una
pila o batería

CORRIENTE.- Se denomina así a la magnitud registrada como
consecuencia de una diferencia de potencial que se registra en el
instrumento instalado dentro de un circuito ( en serie ).
UNIDADES.- Las unidades de la corriente son los Amperios.
Cuando la corriente es utilizada en pequeños sistemas eléctricos se
usan los Amperios. Cuando la corriente es utilizada en sistemas
eléctricos medianos y de gran porte para lo cual se usan los
Kiloamperios.
Tabla 1. 2.- Unidades de la corriente.
Múltiplos Kiloamperios KA.
Unidades Amperios A
Sub múltiplos miliamperios mA
EL AMPERIMETRO

Los submúltiplos más utilizados del ampere son los
siguientes:
miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0.001 ampere
microampere ( μA ) = 10-6 A = 0. 000 000 1 ampere

"circuitoabierto"
R
U
R
U
A
EL AMPERIMETRO
Existe corriente
circulante
No existe
corriente
circulante

Batería
lámpara
A
A0
Elamperímetrose
conectasiempreen
serieconlacarga
EL AMPERIMETRO

(SegúnlanormaIEC)
AU
(SegúnlanormaNEMA)
U A
R R
EL AMPERIMETRO
NOMENCLATURA NORMALIZADA

Resistencia eléctrica
• Se denomina resistencia eléctrica a la
propiedad de los materiales de
oponerse al paso de la corriente
eléctrica, y depende de la resistividad
y de las propiedades geométricas del
material. Si,
ρ – resistividad
l – longitud del conductor
A – área del conductor
• La resistencia eléctrica depende En
conductores a temperatura constante
se cumple que la resistencia es
constante,
• La unidad de resistencia eléctrica en el
SI es el ohm (Ω):
R = constante

Resistencia eléctrica
Algunas resistividades…

RESISTENCIA.- Se denomina así a la magnitud DERIVADA
registrada como consecuencia de una diferencia de potencial que se
registra y una corriente circulante. El cociente V/I se denomina R. ( Ley
de Ohm.

UNIDADES.- Las unidades de la resistencia son los Ohmios.
Tabla 1. 2.- Unidades de la resistencia.
Múltiplos Kilohmios KΩ
Unidades Ohmios Ω
Sub múltiplos miliohmios mΩ
EL OHMIMETRO

Ω
COM
0
ajusteacero
Elohmímetronodebe
conectarseaunresistor
ocircuitoenergizado
EL OHMIMETRO

RΩ Ω
M
3
EL OHMIMETRO

0
ajusteacero
Ω
ohmios
a)Ajusteacero
CUANDOUTILICELAFUNCIÓNOHMÍMETRO,
NUNCAINTRODUZCALASPUNTASDE
PRUEBAENUNCIRCUITOENERGIZADO.
SIDESEAMEDIRRESISTENCIAS,EL
RESISTORDEBEESTARAISLADO.
EL OHMIMETRO

0
Ω
ohmios
b)Medicióndelresistor
EL OHMIMETRO

0
Ω
0
Ω
ΩΩ
EL OHMIMETRO

SISTEMAS DE UNIDADES
Al representar un circuito eléctrico y sus elementos, se debe definir un sistema de
unidades referente a las cantidades que participan en el circuito en consecuencia
la Conferencia General de pesas en 1960 crearon el Systeme International d’
Unites ( SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ) llamado comunmente SI.
Longitud metro m
Masa Kilogramo Kg.
Tiempo Segundo s.
Corriente eléctrica Ampere A
Temperatura termodinámica Kelvin K
Cantidad de sustancia Mol Mol
Intensidad luminosa Candela cd
CANTIDAD NOMBRE SIMBOLO
Tabla.- UNIDADES BASICAS DEL SI
UNIDADES BASICAS SI

Aceleración lineal metro x segundo x segundo m / s²
Velocidad lineal metro x segundo m / s
Frecuencia Hertz s e -1 Hz
Fuerza Newton Kg . m / s²
N Presión ó esfuerzo Pascal N / m² Pa
Densidad Kilogramo x metro cúbico Kg / m3
Energía ó trabajo Joule N / m J
Potencia Watt. J / s. W
Carga eléctrica Coulomb A.s C
Potencial eléctrico Voltio W / A V
Resistencia eléctrica Ohm V / A Ω
Conductancia eléctrica Siemens A / V S
Capacitancia eléctrica Faradio C / V F
Flujo magnético Weber V . s Wb.
Inductancia Henry Wb / A H.
CANTIDAD NOMBRE DE LA UNIDAD FORMULA SIMBOLO
Tabla.- UNIDADES DERIVADAS DEL SI

10 E + 12 TERA T
10 E + 9 GIGA G
10 E + 6 MEGA M
10 E + 3 KILO K
10 E - 2 centi c
10 E - 3 mili m
10 E - 6 micro u
10 E - 9 nano n
10 E - 12 pico p
10 E - 15 femto f
MULTIPLO PREFIJO SIMBOLO
Tabla.- PREFIJOS SI

Potencia y ley de Joule
¿Cómo medimos el gasto de
un dispositivo electrónico?
Midiendo la potencia disipada
Potencia y ley de joule

Potencia y ley de JOULE
¿Qué es la POTENCIA?
• La potencia eléctrica es la rapidez con que se entrega o extrae energía de un circuito
eléctrico (rapidez de transformación de la energía) .
• La unidad de la potencia eléctrica es el watt (W).
• Existen tres casos de cálculo de potencia:
– Resistencia pura. Dada una diferencia de potencial en un resistor.
– Potencia de salida de una fuente. Se refiere a la rapidez con que se entrega
energía a un circuito externo.
– Potencia de entrada a una fuente. Se refiere a la rapidez con que se suministra
energía a una fuente.

Potencia y ley de JOULE
Ley de Joule
Potencia corriente
voltaje
Energía
Tiempo
Potencia
¿Qué es la POTENCIA?

En circuitos de corriente continua la potencia eléctrica puede ser obtenido de
la siguiente manera:
P = V . I ( W ) P = R . I 2 ( W )
P = V 2 / R ( W )
V = ... Voltios. I = …… Amperios. R = ……. Ohmios
La unidad es el Vatio ( w ), es igual al producto de la tensión V por la
intensidad I.
En los circuitos de corriente alterna la potencia eléctrica se presenta en tres
formas : Aparente, activa y reactiva.
TENSION - CORRIENTE - POTENCIA - ENERGIA

ENERGIA ( E).- La energía eléctrica es igual al producto de la potencia por el
tiempo en segundos. La unidad es el Julio.
E = P . t ( Julios )
La unidad práctica es el kWh, que equivale a un kW consumido durante el
tiempo de una hora.
Energía almacenada en un capacitor.- La energía instantánea almacenada
en un capacitor viene dada por la siguiente expresión.
Wc = Vc
2
/ 2 . C Joules.
Donde Vc esta dado en Voltios y C en Faradios.
Energía almacenada en un inductor.- La energía instantánea almacenada
en un inductor viene dada por la expresión.
WL = ( 1 / 2 ) L . IL
2
Joules
Donde IL esta dado en amperios y L en Henrios.

PARAMETRO FORMULA UNIDADES
Tensión V = R . I Voltios
Corriente I = V / R
Amperios Potencia P = V . I
Vatios Energía : E = P . t
Joule En un inductor Epot. = ( 1 / 2 ) L . IL
2
Joules En un capacitor Epot. = Vc
2
/ 2 .
C Joules.
TABLA .- PARAMETROS Y UNIDADES ELÉCTRICAS

¿Cuál es la longitud de un
tramo de alambre de cobre
de 0,462 mm de diámetro
que tiene una resistencia
de 1,00 Ω?
Solución
Datos
D = 0,462 mm
R = 1,00 Ω
ρ cobre = 1,72 x 10-8
Ω.m
A partir de la definición de la
resistencia
A= ρ l
R
Se despeja l, con lo que se tiene:
RA / ρ = l
Reemplazando,
I = 1,00x π x (0,462x 10-3)
/2) 2
m
1,72 x 10-8
Ω.m
I = 9,75 m

Problema
En el cableado doméstico se suele
utilizar cable de cobre de 2,05 mm de
diámetro,
(a) Encuentre la resistencia de 35,0 m
de este cable? ρ = 1,72 ×10−8
Ω⋅m,
(b) Si se mantiene una diferencia de
potencial de 2,00 V a través del
cable, ¿cuál es la corriente del
alambre?
Solución
A = π (2,05 x 10-3
/2 m)2
A = 3,30 x 10-6
m2
ρ = 1,72 ×10−8
Ω⋅m,
l = 35,0 m
∆V=2,00 V
I=?
a) Para el cálculo de la
resistencia se tiene,
R= ρ I/A
R =1,72 ×10−8
Ω⋅m x 35,0 m
3,30 x 10-6
m2
R = 0,182Ω
b) Aplicando la ley de Ohm,
V = I R
2,00 V = 0,182Ω x I
I = 11,0 A

Problemas de resistencia eléctrica.
• 1.- Determinar la resistencia eléctrica de un alambre de cobre de 2 km de
longitud y 0.8 mm2 de área de sección transversal a 0°C si su resistividad
es de 1.72 E -8 Ω-m.
• Datos Fórmula Sustitución.
• R=? R= ρl/A R=1.72 x 10-8 Ω-m (2000 m)
• l=2 km=2000 m Conversión de 0.8 x 10-6
m2
.
• A=0.8 mm2
. unidades.
• ρCu=1.72 x 10-8
Ω-m. 1 m=1000 mm R= 43 Ω
» (1 m)2
= (1000 mm)2.
» 1 m2
= 1 x 106
mm2.
» 0.8 mm2 (1 m2) = 0.8 x 10-6
m2.
» 1 x 106
mm2

• 2.- Determine la longitud que debe tener un alambre de cobre enrollado de 0.5 mm2
de área de su sección transversal para que a 0°C su resistencia sea de 12 Ω. La
resistividad del cobre a 0°C es de 1.72 E -8 Ω-m.
• l=? l=RA l= 12 Ω x 0.5 x 10-6
m2
.
• A=0.5 mm2
. ρ 1.72 x 10-8 Ω-m.
• R= 12 Ω
• ρCu= 1.72 x 10-8
Ω-m. Conversión de I=349 metros
» unidades.
» 0.5 mm2
(1 m2
)
» 1 x 10 6 mm2
.

• 3.- ¿Cuál será el área de un alambre de cobre de 3
metros de longitud cuya resistencia es de 0.013 Ω. La
resistividad del cobre es de 1.78 x 10-8 Ω-m.
• A=? A= ρ l A=1.78 x 10-8
Ω-m x3m/0.013 Ω.
• l= 3 m R
• R=0.013 Ω A=4.10 x 10-6
m2
.
• ρ= 1.78 x 10-8 Ω-m.

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