1. PRINCIPIOS DE INGENIERIA ELECTRICA
ENERGIA
Es uno de los conceptos fundamentales de la física. Resulta difícil definirla, porque es tal elemental que no
podemos usar nada de base para hacerlo. En cambio vamos a tratar de comprender el concepto de la
misma, para poder reconocerla cada vez que se presenta, cualesquiera sea la forma en que lo haga.
A todos nos es familiar la energía que posee un cuerpo en movimiento, una pelota por ejemplo. También
sabemos que esa energía puede abandonar la pelota bajo ciertas condiciones. Cuando tomamos la pelota al
vuelo con la mano, bien nos damos cuenta de la energía cedida por la pelota a nuestra mano.
No es preciso asociar la idea de energía con la de un cuerpo físico, también puede ser despedida en forma
de radiación. Para nosotros la luz solar es la energía radiante que mayor importancia tiene, porque toda la
energía que empleamos vino del sol, en tiempos pasados.
Después que la energía abandona el sol, pasan alrededor de 8 minutos antes de llegar a la tierra. En el
supuesto caso en que el sol cesara bruscamente de irradiar energía, no lo notaríamos hasta después de 8
minutos de ocurrida esa catástrofe, pues estaríamos recibiendo la energía que se hallaba en camino antes
de desaparecer el sol.
Es en mecánica, al estudiar el trabajo, donde se encuentran por primera vez relaciones cuantitativas
sobre la energía.
Una fuerza F que recorre un espacio E en la dirección de la fuerza F, realiza una cantidad de trabajo
FE.
En otras palabras, la fuerza y el desplazamiento convierten energía de una forma a otra.
En efecto si F levanta un peso en contra de la fuerza de la gravedad, hasta una altura L, el peso adquiere
energía de posición o energía potencial a expensas del sistema mecánico que lo subió.
Igualmente si la fuerza F se ejerce contra la fricción, el trabajo realizado es la energía mecánica que
se transforma en CALOR.
Se cree que la energía no puede ser creada ni destruida y esta experiencia está respaldada por una vasta
evidencia experimental. Se dice que la energía se conserva. Lo único que hace la energía es la de
cambiar su aspecto. En cierto momento se halla asociada a la pelota en movimiento, en el siguiente es el
calor en la mano que la agarró.
• Podemos decir que energía es la capacidad de producir un trabajo.
Las formas mas comunes de energía son:
• Mecánica
• Química
• Térmica
• Atómica
• Solar
• Eléctrica Es la mas interesante por la facilidad que tiene para transmitirse y
transformarse.
La Electricidad se obtiene por frotamiento: AL frotar un cuerpo, este se carga y adquiere la propiedad de
atraer o repeler partículas.
2 tipos de electricidad: a) Positiva
b) Negativa
• Hay cuerpos que se cargan mas fácilmente que otros: Tendremos entonces:
• Cuerpos o substancias conductores. METALES.
• Cuerpos o substancias no conductores. NO METALES
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2. • ELECTRICIDAD : ESTATICA: Un cuerpo cargado de electricidad.
DINAMICA: Electricidad en movimiento CORRIENTE ELECTRICA
Cuando la electricidad tiende a pasar desde un cuerpo cargado a
otro descargado.
Si un cuerpo cargado de electricidad se pone en contacto con otro cuerpo descargado
mediante un hilo metálico, al cabo de un tiempo los dos cuerpos aparecerán cargados.
La electricidad depende de la estructura atómica de la materia. Es la suma de electrones que
pasan por un conductor.
• INTERIOR DEL ATOMO: Es un sistema planetario.
ELECTRONES Cargas eléctricas negativas
ORBITAS
Tiene Neutrones: Cargas eléctricas neutras
NUCLE
Tiene Protones: Cargas eléctricas positivas
El electrón es 200.000 veces menor que el átomo.
Cuando un cuerpo no está electrizado significa que su estructura atómica está en equilibrio. O sea,
el número de protones es igual al de electrones.
Si un cuerpo está electrizado negativamente: ( No hay equilibrio ) Y en el balance de sus átomos
habrá mayor cantidad de electrones que de protones.
Si un cuerpo está electrizado positivamente: ( No hay equilibrio ) Y en el balance de sus átomos
habrá mayor cantidad de protones que de electrones.
• CORRIENTE CONTINUA: Los electrones se mueven por impulsos. Los electrones recorren el
. conductor y el impulso que producen es de 300.000 Km / Sg.
F. Eléctrica

∼

• CORRIENTE ALTERNA: La manifestación eléctrica se da por oscilaciones del electrón en el .
mismo lugar.


∼
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3.  Sale corriente
 Entra corriente
CIRCUITO ELECTRICO
Es el camino completo recorrido por una corriente eléctrica.
ƒ
Involucra que hay luz
Involucra que hay luz y calor es una resistencia
• ESQUEMAS
Analítico Práctico
centro
Línea
Bajada al interruptor
Interruptor .
. unipolar
Llave de combinación
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4. CIRCUITO ELECTRICO:
CLASIFICACION: a) Por el tipo de corriente: puede ser : Circuito de corriente alterna
Circuito de corriente continua
Monofásico
Trifásico
b) Por el Nº de conductores : Bifilar
Trifilar
Tetrafilar
c) Por la disposición : en serie
en paralelo
mixto
En serie:     En Paralelo:
∼ ∼
Σ Σ Σ
 
Mixto:
Σ Σ
∼∼
INTENSIDAD – POTENCIA – RESISTENCIA
• INTENSIDAD: Es la cantidad de electricidad que pasa por un conductor en la unidad de
.tiempo.
Q
= (1)
t
El flujo de carga, o intensidad de corriente, que recorre un cable
conductor se mide por el número de culombios que pasan en un
segundo por una sección determinada del cable. Un culombio por
segundo equivale a 1 amperio, unidad de intensidad de corriente
eléctrica llamada así en honor al físico francés André Marie
Ampère.1
1 Coulomb
Reemplazo en (1) 1 Amper =
1 Segundo
1
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5. Si a un cuerpo cargado de electricidad “ A “ se lo une mediante
un conductor con un cuerpo descargado “ B “ , la electricidad
va a tratar de desplazarse desde A a B
B
V AB = VA - VB Diferencia de Potencial entre A y B
Una carga eléctrica ( q ) para ir de A hacia B realiza un trabajo eléctrico que se expresa
LAB y está dado por “ q “ X la diferencia de potencial entre A y B.
LAB = q x VAB (2)
Cuando una carga de 1 culombio se desplaza a través de una diferencia de
potencial de 1 voltio, el trabajo realizado equivale a 1 julio, unidad llamada así en
honor al físico británico James Prescott Joule.
Reemplazo en ( 2 ) 1 Joule = 1 Coulomb x 1 Volt
• POTENCIA: Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo.
Trabajo 1 Joule Watt
=
Tiempo 1 Segundo
Si la potencia se realiza a lo largo de un cierto tiempo decimos que hay
Energía.
• Energía = Potencia x Tiempo
• = Watt x 1 hora = Watt-Hora
• = Kilowatt x 1 hora = Kwatt – Hora
• La potencia consumida por un circuito determinado se mide:
P = E x  o sea, 1 Watt = 1 Volt x 1 Amper
• RESISTENCIA:
El flujo de una corriente continua está determinado por tres magnitudes
relacionadas entre sí. La primera es la diferencia de potencial en el
circuito , que en ocasiones se denomina fuerza electromotriz (Fem.), tensión o
voltaje. La segunda es la intensidad de corriente . Esta magnitud se mide
en amperios; La tercera magnitud es la resistencia del circuito.
Normalmente, todas las sustancias, tanto conductores como aislantes, ofrecen
cierta oposición al flujo de una corriente eléctrica, y esta resistencia limita la
corriente. La unidad empleada para cuantificar la resistencia es el ohmio (),
que se define como la resistencia que limita el flujo de corriente a 1 amperio en
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6. un circuito con una Fem. de 1 voltio. La ley de Ohm, llamada así en honor al
físico alemán Georg Simon Ohm, que la descubrió en 1827, permite relacionar la
intensidad con la fuerza electromotriz. Se expresa mediante la ecuación
ε = I × R , donde ε es la fuerza electromotriz en voltios, I es la intensidad en
amperios y R es la resistencia en ohmios. A partir de esta ecuación puede
calcularse cualquiera de las tres magnitudes en un circuito dado si se conocen
las
• Ley de Ohm: La intensidad de corriente que circula por un conductor es
directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus
extremos.
1 Volt
R= = = 1
 1 Ampere
• Resistencia de un conductor: Es directamente proporcional a la longitud e inversamente
proporcional a la sección y dependerá de un valor particular para cada material, llamado
resistencia específica o resistividad. (  ).
Longitud
R =  Sección dimensionamiento de la resistencia de un conductor
• CONDUCTANCIA: ( G ) Es lo inverso a la resistencia: Su unidad es el Siemens ( S )
G = 1
R
La resistencia de un conductor varía con la temperatura.
R t = Ro ( 1 + tº )
Donde: Rt = Resistencia con una temperatura dada.
Ro = Resistencia a temperatura inicial
 = Constante que depende del calor específico del material, es un coeficiente
característico para cada substancia
t º = Temperatura.
Resistencia en paralelo : R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
R1 R2 R3
∼ ∼ ∼
Resistencia en serie :

R1

R2

R3
R = R1 + R2 + R3
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7. • EFECTO JOULE: Existen 3 efectos principales que resultan del movimiento de los
electrones a través de un conductor.
a) Producción de calor
b) Producción de campos magnéticos
c) Producción de cambios químicos.
El paso de una corriente eléctrica a través de un conductor genera efectos térmicos.
Se sabe que parte de la energía cinética de los electrones se convierte en calor debido
probablemente a las colisiones entre los electrones y los núcleos atómicos.
Ζ Al fenómeno de calentamiento de un conductor, producido por el paso de una
corriente eléctrica se lo llama EFECTO JOULE.
El efecto térmico de la corriente tiene varias aplicaciones prácticas, sin embargo existen
muchos casos en los que el efecto térmico resulta un desperdicio de energía.
• Líneas de transporte de energía.
• Dínamos.
• Motores
En las máquinas eléctricas no solamente se disipa la energía en forma de calor, sino que
también la energía térmica, puesta de esta forma en libertad, puede dañar seriamente el
material aislante de las mismas y aún a los conductores mismos.
Ζ Es, entonces, de suma importancia elegir y/o dimensionar un conductor de sección
adecuada para transportar una corriente determinada y según condiciones dadas.
Ζ Los conductores tendidos en un ambiente despejado, pueden disipar la energía
térmica mas fácilmente que cuando se encuentran encerrados o devanados en
bobinas compactas.
Ζ La conductibilidad térmica será, entonces, otro factor del material que interesará.
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