Sistemas Electromecánicos, Nociones Básicas

Prof.: Ing. J. M. Hernández

SES-115

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Unidad 1, Parte A
SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS

Conceptos básicos
Un circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos
Los circuitos pueden ser tan sencillos como el que se muestra
Corriente

Fig. 1.1 Un circuito eléctrico
simple

Batería

Lámpara

Consta de tres elementos básicos:
Una batería
Una lámpara
Alambresde conexión

A continuación se presenta un circuito más complejo

Fig. 1.2 Circuito eléctrico de receptor de radio
Los principios y leyes que aquí se estudian son suficientes para analizar cualquiera de los tipos de
circuitos.

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Sistema de unidades. Se hace énfasis en el Sistema Internacional (SI)
Unidades básicas del SI
DimensiónLongitud
Tiempo
Masa
Temperatura
Corriente eléctrica
Intensidad luminosa
Cantidad de materia

Unidad
metro
segundo
kilogramo
kelvin
amperio
candela
mol

Símbolo SI
m
s
kg
K
A
cd
mol

Dimensiones y unidades suplementarias del SI
Dimensión
Angulo plano
Angulo sólido

Unidad
radián
estereorradián

Símbolo
rad
sr

Unidad
newton
joule
voltio
coulomb
watt ovatio

Símbolo
N (1 N = 1 kg⋅m/s2)
J (1 J = 1 N⋅m)
V (1 V =1 J/C)
C (1 C = 1 A⋅s)
W (1 W =1 J/s)

Derivadas o secundarias
Dimensión
Fuerza
Energía
Voltaje (o tensión)
Carga eléctrica
Potencia
Prefijos
exa
peta
tera
giga
mega
kilo
deci
centi
mili
micro
nano
pico
femto
atto

Símbolo
E
P
T
G
M
k
d
c
m
µ
n
p
f
a

Múltiplo
1018
1015
1012
109
106
10310−1
10−2
10−3
10−6
10−9
10−12
10−15
10−18

TJ, terajoule
Gb, gigabyte
Megawatt, MW
kilómetro, km, kilowatt, kW
decibelio, dB
centímetro, cm
miliamperio, mA
microvoltio, µV
nanocoulombio, nC
picofaradio, pF

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Carga y corriente

Figura 1.3. Átomo de cobre
El cobre es el material utilizado con mayor frecuencia en la industriaeléctrica/electrónica. El
análisis de su estructura atómica ayuda a identificar las razones de sus amplias aplicaciones. El
átomo de cobre (Figura 1.3) cuenta con un electrón más de los electrones necesarios para
completara la tres primeras capas. Esta capa exterior incompleta que cuenta con un solo electrón,
y la distancia entre este electrón y el núcleo muestran que al vigésimo novenoelectrón lo atrae
muy débilmente el átomo. Si este vigésimo noveno electrón adquiere suficiente energía del
entorno como para abandonar a su átomo padre, se le denomina electrón libre. Un una pulgada
cúbica de cobre a temperatura ambiente, existen aproximadamente 1.4×1024 electrones libres.
Otros metales que presentan las mismas propiedades del cobre, pero en distinto grado, son la
plata, el oro, elaluminio y el tungsteno.
Corriente eléctrica
Figura 1.4 Movimiento aleatorio de
electrones dentro de un alambre de
cobre sin “presión” externa (voltaje)
aplicada.

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Figura 1.5 Movimiento aleatorio de
electrones libres en una estructura
atómica.

Los iones positivos permanecen relativamente fijos en sus posiciones. Solo vibranalrededor de
sus posiciones “fijas” de acuerdo con la temperatura.
El electrón libre es el portador de carga en un alambre de cobre o en cualquier otro conductor
sólido de electricidad.
En ausencia de fuerzas externa aplicadas, el flujo neto de carga en un conductor hacia cualquier
dirección es cero.

Figura 1.6 Circuito
básico

eléctrico

Ahora conectemos un alambre de
cobre entre las dosterminales de
una batería y un foco como se
muestra en la figura 1.6, para
crear el más simple de los
circuitos eléctricos. La batería,
gracias a la energía química,
colocará una carga neta positiva
en una terminal y una carga neta
negativa en la otra terminal. En
el instante en que la conexión se
realice, los electrones libres
(carga negativa) se desplazarán hacia la terminal...