Electricidad

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DEPARTAMENTO DE FÍSICA DE MATERIALES

MATERIALEN FISIKA SAILA

P.2- IMPEDANCIA. PERMITIVIDAD ELÉCTRICA.
En un circuito eléctrico existe un flujo de cargas eléctricas que en general depende del tiempo. En este caso, los circuitos eléctricos (pasivos) pueden caracterizarse generalmente por el valor de tres parámetros llamados: Capacidad (C), Resistencia (R) y Autoinducción (L). Lascaracterísticas del flujo de cargas a través del circuito dependerá del valor de estos tres parámetros. Los parámetros R, C, L suelen representarse como localizados en distintas zonas del circuito (los correspondiente elementos se denominan resistencia, condensador y inductancia) aunque realmente en muchos casos están distribuidos a lo largo del circuito. El comportamiento con el tiempo del flujo de cargas através de un circuito eléctrico suele describirse utilizando como coordenadas las intensidades de corriente o las tensiones (diferencias de potencial), en lugar de la carga. El motivo de esto es que es más fácil construir aparatos que midan con facilidad la intensidad de corriente I o la tensión V. La intensidad de corriente en un circuito eléctrico se define como I = dq/dt, donde q es la cargaeléctrica. La relación entre corriente y diferencia de potencial es distinta en los diferentes elementos de un circuito. Si el circuito solo tiene elementos resistivos entonces: V = R I (ley de Ohm, ver práctica 1). La capacidad C está relacionada con la propiedad que tienen los conductores de almacenar carga eléctrica q cuando se les somete a un potencial V y se define como: C = q/V. Cuando elconductor cargado se conectaa potencial cero se descarga dando lugar a una corriente: I = dq/dt = C dV/dt. Esto también se aplica a los condensadores que son sistemas formados por dos conductores entre los que se establece una diferencia de potencial al traspasar carga eléctrica del uno al otro. Por otro lado, cuando por un circuito circula una corriente eléctrica, ésta crea un campo magnético B. Elflujo Φ del campo magnético (dΦ = B . ds) a través de la superficie del circuito es proporcional a la corriente, es decir: Φ = L I, donde L es un coeficiente relacionado con la geometría del circuito llamado autoinducción. La diferencia de potencial V en el elemento de inducción (inductancia o bobina) es: V = L dI/dt. Para tener una información más amplia y visual sobre los contenidos de estapráctica se recomienda visitar la dirección de internet: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/conins.html#c3.

Laboratorio de Física II: P2. Impedancia. Permitividad eléctrica . 14/01/08

1

Según lo anterior, si en un circuito se establece una diferencia de potencial que varia con el tiempo de forma sinusoidal (V(t)=V0cosωt) con una frecuencia angular dada (ω), tanto la corrientecomo las diferencias de potencial en los distintos elementos también variarán de forma sinusoidal, y con la misma frecuencia. Este régimen se conoce como de corriente alterna (la que habitualmente se utiliza en la red eléctrica es de frecuencia f=ω/2π=50 Hz). Comprobar, utilizando las ecuaciones anteriores que para corriente alterna la relación entre la amplitud de la diferencia de potencial V0 yla amplitud de la corriente correspondiente (I0) viene dada por: V0 =I0 R (para la resistencia); I0 = V0 Cω (para el condensador) y V0= I0 Lω (para la bobina) Como puede verse de las expresiones anteriores, los valores de I0 y V0 son en todos los casos proporcionales, lo que corresponde a una generalización de la ley de Ohm. El cociente V0/I0 se conoce como impedancia Z (el equivalente a laresistencia en la ley de Ohm) de forma que V0=ZI0. Como se ha comentado arriba la impedancia es en general una función de la frecuencia, aunque la forma funcional es característica del elemento de circuito considerado. Para una resistencia Z=R (independiente de ω), para un condensador Z(ω)=1/(Cω) y para una bobina Z(ω)=Lω.

IMPEDANCIA ELÉCTRICA.

En la primera parte de esta práctica se trata de...
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