IMPLANTACION DEL SISTEMA
INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA SI"
La necesidad de medir las cosas y de establecer patrones para compararlas, forma parte de las bases
Esenciales de comunicación entre los seres humanos. La vida de relación exige al hombre expresar
Racionalmente las características y el valor de las cosas para hacer posible su utilización y su
Intercambio.
El esfuerzo persistente de los científicos llevó después de muchos intentos, a adoptar convenciones
Alrededor de los sistemas de medición, las cuales despejaron el camino para una mejor difusión de la
Ciencia y de los adelantos tecnológicos como también para el desarrollo del comercio internacional.
De acuerdo con lo anterior, la Organización Internacional de Normalización, ISO (Internacional
Organización for Standardización), que es el máximo organismo de normalización, adoptó en 1969 la
Norma ISO 1000 con el mismo texto del sistema internacional de unidades. En Colombia se tiene la
Norma Técnica Colombiana NTC 1000, la cual fue declarada por el Consejo Nacional de Normas y
Calidades como Norma Técnica Colombiana Oficial Obligatoria el 3 de abril de 1995, a través de la
Resolución 005.
La adopción del SI se realizó en Colombia con carácter obligatorio, aunque su aplicación total se
Logra paulatinamente.
Este documento tiene como propósito dar un conocimiento práctico sobre las características y la
Estructura del Sistema Internacional de Unidades. Igualmente, ilustrar una metodología que facilite
La conversión del sistema inglés al Sistema Internacional, especialmente en aquellas unidades de uso
Común en las ingenierías, física, química, etc.
INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA SI"
La necesidad de medir las cosas y de establecer patrones para compararlas, forma parte de las bases
Esenciales de comunicación entre los seres humanos. La vida de relación exige al hombre expresar
Racionalmente las características y el valor de las cosas para hacer posible su utilización y su
Intercambio.
El esfuerzo persistente de los científicos llevó después de muchos intentos, a adoptar convenciones
Alrededor de los sistemas de medición, las cuales despejaron el camino para una mejor difusión de la
Ciencia y de los adelantos tecnológicos como también para el desarrollo del comercio internacional.
De acuerdo con lo anterior, la Organización Internacional de Normalización, ISO (Internacional
Organización for Standardización), que es el máximo organismo de normalización, adoptó en 1969 la
Norma ISO 1000 con el mismo texto del sistema internacional de unidades. En Colombia se tiene la
Norma Técnica Colombiana NTC 1000, la cual fue declarada por el Consejo Nacional de Normas y
Calidades como Norma Técnica Colombiana Oficial Obligatoria el 3 de abril de 1995, a través de la
Resolución 005.
La adopción del SI se realizó en Colombia con carácter obligatorio, aunque su aplicación total se
Logra paulatinamente.
Este documento tiene como propósito dar un conocimiento práctico sobre las características y la
Estructura del Sistema Internacional de Unidades. Igualmente, ilustrar una metodología que facilite
La conversión del sistema inglés al Sistema Internacional, especialmente en aquellas unidades de uso
Común en las ingenierías, física, química, etc.
Admitancia
En ingeniería eléctrica, la admitancia de un circuito es la facilidad que este ofrece al paso de la corriente. Fue Oliver Heaviside quien comenzó a emplear este término en diciembre de 1887.
De acuerdo con su definición, la admitancia Y es la inversa de la impedancia, Z:
Y = Z - 1 = 1 / Z
En el SI, la unidad de la admitancia es el Siemens, también llamada mho, proveniente de la unidad de resistencia, ohm, a la inversa.
Al igual que la impedancia, la admitancia se puede considerar cuantitativamente como un valor complejo:
Al igual que la impedancia, la admitancia se puede considerar cuantitativamente como un valor complejo:
Esto es, su módulo es el inverso del módulo de la impedancia y su argumento el de ésta cambiado de signo.
Si utilizamos la forma binómico de Z:
Carga eléctrica
Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.
En física, carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro interacciones fundamentales, la Interacción electromagnética.
La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, los electrones tienen carga -1, también notada -e. Los protones tienen la carga opuesta, +1 o +e. Los quarks tienen carga fraccionaria ±1/3 o ±2/3, aunque no se han observado aislados en la naturaleza.[1]
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1 segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amperio, y se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones aproximadamente.
Conductancia eléctrica
Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:
G = 1 / R
Donde:
G = Conductancia en SiemensR = Resistencia en Ohmios
La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.
Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto Ó = 1 / p, y su unidad es el S/m (siemens por metro).
No confundir con la (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la : .G = 1 / R
Corriente electrica
El termino , o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la tienen que ver con corrientes eléctricas. Por ejemplo, la batería de una de destellos suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos domésticos funcionan con . En estas situaciones comunes, el flujo de carga fluye por un conductor, por ejemplo, un alambre de . Es posible también que existan corrientes fuera de un conductor. Por ejemplo, una haz de electrones en el tubo de de una TV constituye una corriente.
Densidad de corriente
Relación entre la corriente y la densidad de corriente
La densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:
Relación entre la corriente y la densidad de corriente
La densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:
· I es la corriente eléctrica en amperios A
· es la densidad de corriente en A.m-2
· S es la superficie de estudio en m²
· es la densidad de corriente en A.m-2
· S es la superficie de estudio en m²
Densidad de flujo eléctrico
En electromagnetismo el desplazamiento eléctrico es un campo vectorial= D(r ,t ), en función de la posición en el espacio = r y del tiempo t, o también = D(r ,ω) en función de la posición en el espacio = r y la frecuencia ω, que aparece en las ecuaciones de Maxwell. Es una generalización del campo eléctrico en presencia de un dieléctrico. A veces también se denomina como campo de desplazamiento eléctrico o densidad de flujo eléctrico.
En la mayor parte de los materiales puede ser calculado como
Donde es la permisividad eléctrica del material, que en un medio lineal, no isotropito es un tensor de segundo orden (una matriz).
Densidad de flujo magnético
La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Está dado por:
Donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r). 
O bien
Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la "equivalente" a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso más importante en electromagnetismo que el propio campo magnético H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.
O bien
Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la "equivalente" a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso más importante en electromagnetismo que el propio campo magnético H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.
Factor de potencia
Figura 1. Triángulo de potencias.
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:
El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.
Importancia
Para comprender la importancia del f.d.p. se van a considerar dos receptores con la misma potencia, 1000 W, conectados a la misma tensión de 230 V, pero el primero con un f.d.p. alto y el segundo con uno bajo .
· Primer receptor
· Segundo receptor
Cotejando ambos resultados, se obtienen las siguientes conclusiones:
· Un f.d.p. bajo comparado con otro alto, origina, para una misma potencia, una mayor demanda de intensidad, lo que implica la necesidad de utilizar cables de mayor sección.
· La potencia aparente es tanto mayor cuanto más bajo sea el f.d.p., lo que origina una mayor dimensión de los generadores.
Ambas conclusiones nos llevan a un mayor coste de la instalación alimentadora. Esto no resulta práctico para las compañías eléctricas, puesto que el gasto es mayor para un f.d.p. bajo. Es por ello que las compañías suministradoras penalizan la existencia de un f.d.p. bajo, obligando a su mejora o imponiendo costes adicionales.
Frecuencia
Figura 1. Triángulo de potencias.
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:
El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.
Importancia
Para comprender la importancia del f.d.p. se van a considerar dos receptores con la misma potencia, 1000 W, conectados a la misma tensión de 230 V, pero el primero con un f.d.p. alto y el segundo con uno bajo .
· Primer receptor
· Segundo receptor
Cotejando ambos resultados, se obtienen las siguientes conclusiones:
· Un f.d.p. bajo comparado con otro alto, origina, para una misma potencia, una mayor demanda de intensidad, lo que implica la necesidad de utilizar cables de mayor sección.
· La potencia aparente es tanto mayor cuanto más bajo sea el f.d.p., lo que origina una mayor dimensión de los generadores.
Ambas conclusiones nos llevan a un mayor coste de la instalación alimentadora. Esto no resulta práctico para las compañías eléctricas, puesto que el gasto es mayor para un f.d.p. bajo. Es por ello que las compañías suministradoras penalizan la existencia de un f.d.p. bajo, obligando a su mejora o imponiendo costes adicionales.
Frecuencia
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Para el uso de este término en Estadística véase Frecuencia estadística.
1. Ejemplos de ondas de distintas frecuencias; se observa la relación inversa con la longitud de onda.
Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.
Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos (períodos) por segundo, 4 Hz son cuatro sucesos (períodos) por segundo, 5 Hz son cinco sucesos (períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente que casi siempre hay una relación en el número de Hertz con las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como ciclo por segundo (cps) y aún se sigue también utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo (rad/s). Las pulsaciones del corazón o el tempo musical se mide como golpes por minuto (bpm, del inglés beats per. minute).
1Hz=1/s
Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:
f=1/T
Donde T es el periodo de la señal.
Iluminancia
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En Fotometría, la iluminancia (E) es la cantidad de flujo luminoso emitido por una fuente de luz que incide, atraviesa o emerge de una superficie por unidad de área. Su unidad de medida en el SI es el Lux: 1 Lux = 1 Lumen/m².
En general, la iluminancia se define según la siguiente expresión:
donde:
§ EV es la iluminancia, medida en luxes.
§ F es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.
La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradian Cía. sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si Ev es la iluminancia, representa la irradian Cía. espectral y V (λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superficie por unidad de área también se le denomina emitan Cía. luminosa ().
Impedancia
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La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, esta, la tensión y la propia impedancia se notan con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. El concepto de impedancia generaliza la ley de Ohm en el estudio de circuitos en corriente alterna (AC).El término fue acuñado por Oliver Heaviside en 1886.
En general, la solución para las corrientes y las tensiones de un circuito formado por resistencias, condensadores e inductancias y sin ningún componente de comportamiento no lineal, son soluciones de ecuaciones diferenciales. Pero, cuando todos los generadores de tensión y de corriente tienen la misma frecuencia constante y que sus amplitudes son constantes, las soluciones en estado estacionario (cuando todos fenómenos transitorios han desaparecido) son sinusoidales y todas las tensiones y corrientes tienen la misma frecuencia (la de los generadores) y tienen la amplitud y la fase constante.
El formalismo de las impedancias consiste en unas pocas reglas que permiten calcular circuitos que contienen elementos resistivos, inductivos o capacitivos de manera similar al cálculo de circuitos resistivos en corriente continua. Esas reglas sólo son válidas en los casos siguientes:
§ Si estamos en régimen permanente con corriente alterna sinusoidal. Es decir, que todos los generadores de tensión y de corriente son sinusoidales y de misma frecuencia, y que todos los fenómenos transitorios que pueden ocurrir al comienzo de la conexión se han atenuado y desaparecido completamente.
§ Si todos los componentes son lineales. Es decir, componentes o circuitos en los cuales la amplitud (o el valor eficaz) de la corriente es estrictamente proporcional a la tensión aplicada. Se excluyen los componentes no lineales como los diodos. Si el circuito contiene inductancias con núcleo ferromagnético (que no son lineales), los resultados de los cálculos sólo podrán ser aproximados y eso, a condición de respetar la zona de trabajo de las inductancias.
Cuando todos los generadores no tienen la misma frecuencia o si las señales no son sinusoidales, se puede descomponer el cálculo en varias etapas en cada una de las cuales se puede utilizar el formalismo de impedancias. Ver más lejos en este artículo.
Definición
Sea un componente electrónico o eléctrico o un circuito alimentado por una corriente sinusoidal. Si la tensión a sus extremidades es, la impedancia del circuito o del componente se define como un número complejo Z cuyo módulo es el cociente y cuyo argumento es .
o sea .
Como las tensiones y las corrientes son sinusoidales, se pueden utilizar los valores pico (amplitudes), los valores eficaces, los valores pico a pico o los valores medios. Pero hay que cuidar de ser uniforme y no mezclar los tipos. El resultado de los cálculos será del mismo tipo que el utilizado para los generadores de tensión o de corriente.
Z=R+jX
Inductancia
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En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo magnético, Φ y la intensidad de corriente eléctrica, I:
L= Φ / I
El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.
Desgraciadamente, esta definición es de poca utilidad porque no sabemos medir el flujo abrazado por un conductor. Lo único que sabemos medir son las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que sabemos medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
V=L d I / d t
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo.
La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas.
De acuerdo con el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).
Los valores de inductancia prácticos van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnéticos.
El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886, mientras que el símbolo L se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.
Valor de la inductancia
El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Así, para un solenoide, la inductancia, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:
Donde μ es la permeabilidad absoluta del núcleo, N es el número de espiras, A es el área de la sección transversal del bobinado y l la longitud de las líneas de flujo.
El cálculo de l es bastante complicado a no ser que la bobina sea toroidal y aún así, resulta difícil si el núcleo presenta distintas permeabilidades en función de la intensidad que circule por la misma. En este caso, la determinación de l se realiza a partir de las curvas de imantación.
Intensidad de campo eléctrico
§ La carga eléctrica de los cuerpos altera el espacio que los rodea. La magnitud que mide esta alteración en un punto determinado es la intensidad del campo eléctrico en dicho punto. Se define como la fuerza ejercida sobre la unidad de carga positiva situada en ese punto. En la escena siguiente dispones de un punto azul móvil; imaginarás que lleva una carga de 1 Culombio cuando hayas creado un campo eléctrico a su alrededor.
Donde Q es la carga puntual que genera el campo eléctrico r, la distancia entre la carga que genera el campo y el punto (P) donde se quiere terminar la intensidad del campo. Si se supone que la prueba colocada en (P), se experimentara una fuerza dada por:
Se sabe que el valor del campo en P viene dado por:
Si la fuerza en la primera expresión se reemplaza por la segunda se obtiene:
La anterior formula sirve para calcular el campo eléctrico generado por la carga Q a una distancia r. Se observa que el campo depende de la carga que lo genera y de la distancia de la carga al punto donde se calcula.
Intensidad de campo magnético
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En electromagnetismo, la intensidad del campo magnético, H, es la causa de la inducción magnética, y nos indica lo intenso que es el campo magnético. En una bobina, su valor depende de pende de la fuerza magnetomotriz, producto del número de espiras por la intensidad que circula por la misma. Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:
H=NI/L
Donde
H: intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
N: número de espiras de la bobina
N: número de espiras de la bobina
I: intensidad de la corriente en amperios (A)
L: longitud de la bobina en metros (m)
L: longitud de la bobina en metros (m)
Intensidad luminosa
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En fotometría, la intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso, propagándose en una dirección dada, que emerge, atraviesa o incide sobre una superficie por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:
I v =d F/ d Ω
Donde:
§ VI es la intensidad luminosa, medida en candelas.
§ F es el flujo luminoso, en lúmenes.
§ DΩ es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.
La intensidad luminosa se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la intensidad radiante sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la intensidad luminosa, representa la intensidad radiante espectral y simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:
Intensidad luminosa y diferentes tipos de fuentes
En fotometría, se denomina fuente puntual a aquella que emite la misma intensidad luminosa en todas las direcciones consideradas. Un ejemplo práctico sería una lámpara fsdf. Por el contrario, se denomina fuente o superficie reflectora de Lambert a aquella en la que la intensidad varía con el coseno del ángulo entre la dirección considerada y la normal a la superficie (o eje de simetría de la fuente).
Longitud de onda
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Para otros usos de este término véase Longitud.
La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de ondas.
La letra griega "λ" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde una frecuencia alta.
La longitud de ondas de las ondas de sonido, en el rango que los seres humanos pueden escuchar, oscilan entre menos de 2 cm. (una pulgada), hasta aproximadamente 17 metros (56 pies). Las ondas de radiación electromagnética que forman la luz visible tienen longitudes de onda entre 400 nanómetros (luz morada) y 700 nanómetros (luz roja).
En el sistema internacional, la unidad de medida de la longitud de onda es el metro, al igual que cualquier otra distancia. Dado los órdenes de magnitud de este parámetro, por comodidad se suele recurrir a submúltiplos como el milímetro (Mm.), el micrómetro (μm) y el nanómetro (nm).
Relación con la frecuencia
La longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f, siendo ésta la frecuencia del movimiento armónico simple de cada una de las partículas del medio. No se debe confundir con la frecuencia angular ω:
λ =c/f
Donde λ es la longitud de onda, c es la velocidad de la onda, y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas que viajan en el vacío, c = 299.792.458 m/s (186,282 millas/s), la velocidad de la luz. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, c es aproximadamente 343 m/s (767 millas/hora).
Por ejemplo, la luz roja, con una frecuencia aproximada de 440 THz, tiene ondas de unos 682 nm de largo:
Al tratar ondas electromagnéticas, la velocidad de transmisión de éstas en el vacío es la velocidad de la luz (299,792,458 metros sobre segundo).
Permeabilidad relativa, comparación entre materiales
Para comparar entre sí los materiales, se entiende la permeabilidad magnética absoluta (μ) como el producto entre la permeabilidad magnética relativa ( μr ) y la permeabilidad magnética de vacío (μ0):
μ = μrμ0
Los materiales se pueden clasificar según su permeabilidad magnética relativa en:
§ ferromagnéticos, cuyo valor de permeabilidad magnética relativa es muy superior a 1.
§ paramagnéticos o no magnéticos, cuya permeabilidad relativa es aproximadamente 1 (se comportan como el vacío).
§ diamagnéticos, de permeabilidad magnética relativa inferior a 1.
Los materiales ferromagnéticos atraen el campo magnético hacia su interior. Son los materiales que "se pegan a los imanes". Esa propiedad recibe el nombre de ferromagnetismo. Ejemplos de ellos son el hierro y el níquel.
Los materiales paramagnéticos son la mayoría de los que encontramos en la naturaleza. No presentan ferromagnetismo, y su reacción frente a los campos magnéticos es muy poco apreciable.
Los materiales diamagnéticos repelen el campo magnético, haciendo que éste pase por el exterior del material. En general, esta acción diamagnética es muy débil, y no es comparable al efecto que produce el campo magnético sobre los materiales ferromagnéticos. Un ejemplo de material diamagnético es el cobre.
Otro efecto de los campos magnéticos sobre los materiales es el antiferromagnetismo, que resulta en una polarización nula del material, pero produce una ordenación interna de éste.
Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos. Cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.
Se designa con la letra P y se mide en vatios (W). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:
Resultado que indica que la potencia activa es debida a los elementos resistivos.
Potencia aparente
Figura 2.- Relación entre potencias activas, aparentes y reactivas
La potencia aparente (también llamada compleja) de un circuito eléctrico de corriente alterna es la suma (vectorial) de la energía que disipa dicho circuito en cierto tiempo en forma de calor o trabajo y la energía utilizada para la formación de los campos eléctricos y magnéticos de sus componentes que fluctuara entre estos componentes y la fuente de energía.
Esta potencia no es la realmente consumida "útil", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" bobinas y condensadores. Se la designa con la letra S y se mide en voltiamperios (VA).
Su formula es:
S=I .V
Nota: como formula rápida para calcular en campo la intensidad de corriente teniendo como dato la potencia aparente es la siguiente (Pot. AP x 3) / 2.
Figura 2.- Relación entre potencias activas, aparentes y reactivas
La potencia aparente (también llamada compleja) de un circuito eléctrico de corriente alterna es la suma (vectorial) de la energía que disipa dicho circuito en cierto tiempo en forma de calor o trabajo y la energía utilizada para la formación de los campos eléctricos y magnéticos de sus componentes que fluctuara entre estos componentes y la fuente de energía.
Esta potencia no es la realmente consumida "útil", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" bobinas y condensadores. Se la designa con la letra S y se mide en voltiamperios (VA).
Su formula es:
S=I .V
Nota: como formula rápida para calcular en campo la intensidad de corriente teniendo como dato la potencia aparente es la siguiente (Pot. AP x 3) / 2.
Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltamperios reactivos (VAR) y se designa con la letra Q.
A partir de su expresión,
Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos reactivos.
Reactancia
Se denomina Reactancia a la parte imaginaria de la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna. En su acepción más general, el término reactancia significa sin pérdidas, y su asociación al mundo de los circuitos eléctricos, data de los trabajos de Foster, a principios del siglo XX.
En el análisis de circuitos R-L-C, la reactancia, representada como (X) es la parte imaginaria del número complejo que define el valor de la impedancia, mientras que la resistencia (R) es la parte real de dicho valor.
Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitaba, cuando X<0;>0; o es puramente resistivo, cuando X=0. Vectorialmente, la reactancia inductiva y la capacitaba son opuestas.
La reactancia capacitaba se representa por Xc y su valor viene dado por la fórmula:
Xc = -1/2 π f C
en la que:
Xc= Reactancia capacitaba en ohmios
C=Capacitan Cía. en faradios
f=Frecuencia en hercios
La reactancia inductiva se representa por XL y su valor viene dado por:
X l =1*2πfl
En la que:
XL= Reactancia inductiva en ohmios
L=Inductancia en henrios
f=Frecuencia en hercios
Resistividad
Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω · mm² /m).
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.
Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.
Resistividad de algunos materiales
Material
Resistividad (en 20°C-25ºC) (Ω·m)
Plata[1]
1,55 x 10-8
Cobre[2]
1,70 x 10-8
Oro[3]
2,22 x 10-8
Aluminio[4]
2,82 x 10-8
Wolframio[5]
5,65 x 10-8
Níquel[6]
6,40 x 10-8
Hierro[7]
8,90 x 10-8
Platino[8]
10,60 x 10-8
Estaño[9]
11,50 x 10-8
Acero inoxidable 301[10]
72,00 x 10-8
Grafito[11]
60,00 x 10-8
La conversión de Ω·m a Ω·mm²/m resulta de multiplicar la unidad inicial por 1x10-6.
Ejemplo:
La resistividad del cobre es 0,017 Ω·mm²/m =1,7x10-2 que
al multiplicar por 1x10-6 se obtiene 1,7x10-8Ω·m
Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω · mm² /m).
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.
Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.
Resistividad de algunos materiales
Material
Resistividad (en 20°C-25ºC) (Ω·m)
Plata[1]
1,55 x 10-8
Cobre[2]
1,70 x 10-8
Oro[3]
2,22 x 10-8
Aluminio[4]
2,82 x 10-8
Wolframio[5]
5,65 x 10-8
Níquel[6]
6,40 x 10-8
Hierro[7]
8,90 x 10-8
Platino[8]
10,60 x 10-8
Estaño[9]
11,50 x 10-8
Acero inoxidable 301[10]
72,00 x 10-8
Grafito[11]
60,00 x 10-8
La conversión de Ω·m a Ω·mm²/m resulta de multiplicar la unidad inicial por 1x10-6.
Ejemplo:
La resistividad del cobre es 0,017 Ω·mm²/m =1,7x10-2 que
al multiplicar por 1x10-6 se obtiene 1,7x10-8Ω·m
Potencia en corriente continua
Cuando se trata de corriente continua (DC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Esto es,
(1) P= V .I
Donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en Watts. Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como P= R .I² = V² /R
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.
En el caso de un receptor de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión v(t) de pulsación y valor de pico Vo resulta:
v(t)=V0 . in(wt)
Esto provocará una corriente i(t) retrasada un ángulo φ respecto de la tensión aplicada:
i(t)=Io . sin(wt-Φ)
La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:
p(t)=V0 . I 0 sin(wt-Φ)
Mediante trigonometría, la anterior expresión puede transformarse en la siguiente:
p(t)=V 0 .I 0 cos(Φ)-cos(2wt-
Y sustituyendo los valores de pico por los eficaces:
p(t)=V.Icos(Φ)-V.Icos(2w
Multímetro
Multímetro digital donde pueden medirse varias magnitudes eléctricas
Artículo principal: Multímetro
Un multímetro, conocido también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.
También hay multímetros con funciones avanzadas que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos. Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba. Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución. Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ). Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente. Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.
Este instrumento de medida por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electricidad y electrónica. Hay dos tipos de multímetros: analógicos y digitales.[36]
Multímetro digital donde pueden medirse varias magnitudes eléctricas
Artículo principal: Multímetro
Un multímetro, conocido también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.
También hay multímetros con funciones avanzadas que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos. Permiten el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba. Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución. Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ). Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente. Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.
Este instrumento de medida por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electricidad y electrónica. Hay dos tipos de multímetros: analógicos y digitales.[36]
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