4. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 3 Circuitos convertidores electrónicos de potencia convencionales
2. Rectificador monofásico y trifásico no controlado
3. Rectificador monofásico y trifásico controlado (tiristores, PWM con IGBT)
4. Inversor monofásico y trifásico (tiristores, PWM)
6. Aspectos constructivos y tecnológicos
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Bloque 1
Electricidad y electromagnetismo
Capítulo 1
Naturaleza de la electricidad
1. Introducción
A diario nos encontramos con que un objeto situado sobre una mesa no se caiga, que los sólidos y líquidos tengan una forma y volumen propios, la existencia de fuerzas como el rozamiento, la viscosidad etc., que suelen ser explicados por teorías y razonamientos que no arrojan luz sobre la naturaleza de las fuerzas que originan estos fenómenos.
En realidad, las fuerzas que dan lugar a estos sucesos tan diferentes tienen una naturaleza común: responden a interacciones eléctricas y magnéticas.
2. Concepto y leyes básicas
La electricidad es, con diferencia, la forma de energía más utilizada. Para comprender esta afirmación es fundamental conocer y entender en qué consiste realmente, así como las leyes básicas que la rigen.
2.1. El átomo y la carga eléctrica
La materia está constituida por átomos, los cuales tienen su carga positiva alojada en el núcleo. Las partículas responsables de la carga positiva se denominan protones y se sitúan en el núcleo junto con los neutrones (partículas sin carga). Por otro lado, en la corteza del átomo, se encuentran los electrones.
Estas partículas son las responsables de la carga negativa de los cuerpos. Se dice que un átomo es neutro (sin carga) cuando presenta el mismo número de protones que de electrones.
Cuando un cuerpo está cargado con carga positiva o negativa, significa que ha perdido o ganado electrones respectivamente. Estas pérdidas o ganancias de electrones se deben a interacciones con otros cuerpos, como puede ser el rozamiento.
Sabía que...
Sobre el año 580 a. C., el antiguo filósofo griego Thales de Mileto demostró, con ámbar, la propiedad de la atracción de los cuerpos cuando son fuertemente frotados.
2.2. Ley de Coulomb
Desde el siglo XVI, fecha en la cual se comenzó a estudiar de un modo sistemático la existencia de la electricidad, se realizaron múltiples experimentos que permitieron establecer la idea de que dos cuerpos cargados experimentaban entre sí fuerzas de atracción (cargas contrarias) o de repulsión (cargas iguales).
Sabía que...
La unidad de medición de la carga eléctrica es el culombio (C), siendo la del electrón: Qe= 1.6 × 10−19 C, o lo que es lo mismo: 0,00000000000000000016 C.
La cuantificación de estas fuerzas fue enunciada (en el siglo XVIII) por el francés Charles Augustín de Coulomb que, gracias a una serie de experimentos, llegó a la siguiente conclusión:
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos cargados (positiva o negativamente) aumenta con la carga de los mismos y disminuye al incrementar la distancia que los separa.
Esta ley permite calcular la fuerza (F) de atracción o repulsión que existe entre dos cuerpos cargados (q1 y q2) separados por una distancia (r):
Donde q1 y q2 se expresan en culombios (C), r en metros (m) y F en Newton (N).
k es la denominada constante de Coulomb y su valor es siempre el mismo: k = 9 × 109 (9000000000) N m2 C−2.
Aplicación práctica
Aplique la ley de Coulomb para calcular la fuerza de repulsión entre dos cargas positivas (0,0002 C y 0,0004 C respectivamente) separadas estas 2 m.
SOLUCIÓN
Aplicando la ley de Coulomb:
F = 9 × 109 · [(0.0002 · 0,0004)/(2)2];
F = 9 × 109 · [(0.00000008)/4];
F = 9 × 109 · [0.00000002];
F = 9000000000 · 0.00000002 = 180 N
Ambas cargas se repelarán con una fuerza de 180 Newton (180 N).
Las investigaciones realizadas en el campo de la electricidad a partir del enunciado de esta ley permitieron que se descubriera tanto la existencia del electrón como los modelos que demostraron la naturaleza eléctrica de la materia.
