Unidad 3: Corriente y Tensión Alterna

Introducción

La electricidad es una de las bases fundamentales de la tecnología moderna. Existen dos tipos principales de corriente eléctrica: corriente continua (DC) y corriente alterna (AC). Mientras que la corriente continua fluye en una sola dirección, la corriente alterna cambia periódicamente de dirección.

Objetivos Terminales

• Explicar los conceptos de voltaje, corriente alterna y sus parámetros operacionales.
• Efectuar cálculos de periodo y frecuencia en señales de corriente alterna.
• Realizar mediciones de voltaje pico a pico (Vpp), periodo (T) y frecuencia (F) con un osciloscopio.

Contenido

1. Concepto de fenómeno alterno

Un fenómeno alterno se refiere a cualquier magnitud que varía de forma repetitiva en el tiempo. En electricidad, la corriente alterna cambia de dirección periódicamente, lo que permite su transmisión eficiente en largas distancias.

2. Ciclo, periodo, frecuencia y longitud de onda

• Ciclo: Es el recorrido completo de la onda desde su inicio hasta que vuelve a repetirse.
• Periodo (T): Es el tiempo que tarda un ciclo en completarse, medido en segundos.
• Frecuencia (F): Es el número de ciclos por segundo, medido en Hertzios (Hz). Su relación con el periodo es: $F=\frac{1}{T}$
• Longitud de onda (λ): Es la distancia que recorre la onda en un ciclo completo.

3. Voltaje y corriente como ondas sinusoidales

En la mayoría de los sistemas eléctricos, el voltaje y la corriente alterna siguen una forma de onda sinusoidal. La ecuación general de una onda sinusoidal es:

$V\left(t\right)=V_{\mathrm{máx}}\cdot \sin (2\pi f\cdot t)$

Donde:

• $\mathrm{V(t)}$ es el voltaje en un instante de tiempo.
• $V_{\mathrm{máx}}$ es el voltaje máximo (pico).
• $f$ es la frecuencia en Hz.
• $t$ es el tiempo en segundos.

4. Ventajas y desventajas de la corriente alterna

Ventajas:

• Permite transmitir energía eléctrica a grandes distancias con menores pérdidas.
• Es más fácil de transformar a diferentes niveles de voltaje mediante transformadores.
• Es la forma de energía estándar utilizada en hogares e industrias.

Desventajas:

• No puede ser almacenada fácilmente en baterías como la corriente continua.
• Puede generar interferencias electromagnéticas en algunos dispositivos electrónicos.

5. Otras formas de onda alternas

Además de la onda sinusoidal, existen otras formas de onda en corriente alterna:

• Onda cuadrada: Alterna bruscamente entre valores positivos y negativos.
• Onda triangular: Crece y decrece linealmente en el tiempo.
• Onda diente de sierra: Se asemeja a la onda triangular, pero con un ascenso lento y una caída abrupta.

Actividades

• Observar y analizar formas de onda en un osciloscopio.
• Calcular periodo y frecuencia de diferentes señales alternas.
• Explorar aplicaciones de la corriente alterna en dispositivos eléctricos y electrónicos.

Conclusión

El estudio de la corriente alterna es esencial para comprender cómo funciona la mayoría de los sistemas eléctricos modernos. A través de esta unidad, los estudiantes han adquirido conocimientos sobre los principios básicos de la corriente alterna, su medición y sus aplicaciones prácticas.