Por S. Hussain Ather , actualizado el 24 de marzo de 2022
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La corriente continua (CC) fluye en una dirección única y constante. La corriente alterna (CA) invierte periódicamente su dirección, produciendo una forma de onda sinusoidal que puede describirse por su frecuencia.
En un circuito de CC, la relación entre voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R) se describe mediante la ley de Ohm:V =IR . La misma ley se aplica a la CA, pero la resistencia se reemplaza por impedancia (Z), que captura efectos tanto resistivos como reactivos.
La impedancia se puede expresar como un número complejo:Z =R + jX , donde R es la resistencia real y X es la reactancia aportada por inductores y condensadores.
Para fuentes sinusoidales, la corriente instantánea es I =I_msin(ωt + θ) , donde estoy es la corriente máxima, ω =2πf es la frecuencia angular, y θ es el cambio de fase. El voltaje correspondiente es V =V_msin(ωt) .
Al dividir el voltaje por la corriente se obtiene la impedancia:
Z =V_msin(ωt) / (I_msin(ωt + θ))
Las reactancias se definen como:
Reactancia inductiva: X_L =2πfL (en ohmios, donde L es la inductancia en henrios).
Reactancia capacitiva: X_C =1 / (2πfC) (en ohmios, donde C es capacitancia en faradios).
La magnitud de la impedancia total para configuraciones comunes es:
En un circuito RLC paralelo, la corriente total de la fuente es igual a la suma vectorial de las corrientes a través de cada rama:
I_S² =I_R² + (I_L – I_C)²
La impedancia de cada rama se puede calcular a partir de su voltaje:R =V / I_R , X_L =V/I_L , X_C =V/I_C . La admitancia total (Y =1/Z ) es entonces:
Y =√[(1/R)² + (1/X_L – 1/X_C)²]
En un RLC en serie, la misma corriente fluye a través de todos los componentes. Las caídas de voltaje en cada elemento se suman algebraicamente al voltaje de suministro:
V_S – V_R – V_L – V_C =0
Donde V_R =IR , V_L =IX_Lsen(ωt + 90°) , y V_C =IX_Csin(ωt – 90°) . Las relaciones de fase resaltan que los inductores adelantan el voltaje 90°, mientras que los capacitores se atrasan 90°.
Comprender la distinción entre resistencia de CC e impedancia de CA es esencial para diseñar sistemas de distribución de energía, seleccionar componentes para circuitos electrónicos y solucionar problemas eléctricos. Los cálculos precisos de impedancia permiten a los ingenieros predecir caídas de voltaje, pérdidas de energía y cambios de fase en aplicaciones del mundo real.
Si bien la física subyacente de los circuitos eléctricos sigue siendo la misma, la presencia de señales alternas introduce elementos reactivos que alteran la forma en que calculamos la resistencia. Al aplicar la ley de Ohm a la impedancia y utilizar las fórmulas correctas para la reactancia inductiva y capacitiva, los ingenieros pueden modelar con precisión circuitos de CC y CA para un rendimiento óptimo.
