La corriente eléctrica puede ser cd o ca. Con cd denotamos
la corriente directa, que implica un flujo de carga que fluye siempre
en una sola dirección. Una batería produce corriente directa en un
circuito porque sus bornes tienen siempre el mismo signo de carga. Los
electrones se mueven siempre en el circuito en la misma dirección: del borne
negativo que los repele al borne positivo que los atrae. Aún si la corriente se
mueve en pulsaciones irregulares, en tanto lo haga en una sola dirección es cd.
La corriente alterna (ca) se comporta como su
nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan primero en una
dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a
posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del
voltaje del generador o de otra fuente.
La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica
en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles
elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables.
La aplicación principal de la corriente eléctrica, ya sea cd o ca, es la
transmisión de energía en forma silenciosa, flexible y conveniente de un lugar
a otro.
CORRIENTE DIRECTA PULSANTE
La corriente pulsatoria es una corriente continua que sufre cambios regulares de magnitud a partir de un valor constante. Los cambios pueden ser en intensidad o en tensión. Estos cambios o pulsos son siempre en el mismo sentido de la corriente. Por eso todos los tipos de corrientes alternas, ya sean cuadradas, sinusoidales o en sierra no son pulsatoria.
GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA
El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme.
El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u otro combustible fósil.
Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fem.
El funcionamiento de los generadores electricos se
basa en el fenómeno de inducción electromagnética: cuando un conductor
hace un movimiento relativo hacia el campo magnético, se induce el voltaje en
el conductor. Particularmente, si una bobina está girando en un campo
magnético, significa que las dos caras de la turbina se mueven en direcciones
opuestas y se añaden los voltajes inducidos a cada lado. Numéricamente, el
valor instantáneo del voltaje final (denominado fuerza electromotriz –emf–) es
igual al resto del índice de cambio del flujo magnético Φ veces el nombre de
vueltas de la bobina: V=−N•∆Φ/Δt. Esta relación se ha encontrado
experimentalmente y hace referencia a la Ley de Faraday. El símbolo
“menos” es por la ley de Lenz, que indica que la dirección de emf es tal
que el campo magnético de la corriente inducida se opone al cambio en el flujo
que produce esta emf. La ley de Lenz está relacionada con la conservación de
energía.
Como la frecuencia de flujo magnético cambia a través de la
bobina que gira en una frecuencia constante que varia de forma sinusoidal con
la rotación, el voltaje generado a las terminales de la bobina también es
sinusoidal (CA). Si un circuito externo se conecta a las terminales de bobina,
este voltaje creará corriente a través de este circuito, que será energía que
se transferirá a la carga. Por lo tanto, la energía mecánica que hace rotar la
bobina se convierte en energía eléctrica.
La corriente de la carga, a su vez, crea un campo magnético
que se opone al cambio del flujo de la bobina, por lo tanto, la bobina se opone
al movimiento. Como más alta sea la corriente, más grande debe de ser la fuerza
que se tiene que aplicar a la armadura para evitar que se ralentice. En la
imagen, una biela manual hace rotar la bobina. A la práctica, la energía
mecánica es producida por turbinas o motores que se denominan fuentes
energéticas. En un generador electrico de CA pequeño, una fuente
energética normalmente es un motor de combustión interna rotatorio.
GENERADOR DE CORRIENTE DIRECTA
Los generadores de corriente continua funcionan parecido a
los motores de corriente continua. En general, los motores de corriente continua
son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían
describirse como generadores que funcionan al revés. Los generadores son
máquinas que convierten la energía mecánica en eléctrica se le denomina también
alternador o dínamo en función del tipo de corriente que produzcan.
Su funcionamiento constituye una aplicación directa del la
ley de inducción de Faraday. En forma esquemática El generador está construido
a partir de una bobina que gira en el campo magnético. De esta manera, una
fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las
variaciones del flujo mientras que gira.
Comúnmente los generadores de corriente continua reciben el
nombre de dinamos. Una dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado
a la transformación magnetismo en electricidad mediante el fenómeno de la
inducción electromagnética, generando una corriente continua eléctrica.
La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del colector.
En la siguiente imagen. Los lados de la espira son pintados
con diferentes colores para poder distinguirlos cuando la espira gira.
Aplicando la ley de Faraday, y con la ayuda de la ley de Lenz, se puede
entender que en los extremos de la espira se induce una f.e.m. cuya amplitud y
signo cambia según gira la espira. Lo que queda claro es que el alambre que
queda a la derecha será siempre el lado positivo.
Para aprovechar la FEM (fuerza electromotriz) así generada
debe implementarse unos contactos móviles que conmutan automáticamente los
terminales de la bobina mientras que ésta gira. Esta parte de del generador
recibe el nombre de conmutador, y está formado por unas pistas de cobre
llamadas delgas, donde se conectan los extremos de la bobina, y las escobillas
que recoge la f.e.m. de la bobina para entregarlas a los contactos externos o
bornes del generador.
CORRIENTE CONTINUA RECTIFICADA
La
rectificación de una corriente
alterna (C.A.) para
convertirla en corriente
directa (C.D.) —denominada.también corriente continua (C.C.)— es una
de las tecnologías más antiguas empleadas en los circuitos electrónicos desde
principios del siglo pasado, incluso antes que existieran los elementos
semiconductores de estado sólido, como los diodos de silicio que conocemos en
la actualidad.
Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente eléctrica en una dirección y lo impiden en la dirección contraria, se han empleado también durante muchos años en la detección de señales de alta frecuencia, como las de radiodifusión, para convertirlas en audibles en los receptores de radio. En la actualidad varios tipos de diodos de construcción especial pueden realizar otras funciones diferentes a la simple rectificación o detección de la corriente cuando se instalan en los circuitos electrónicos. La corriente alterna (C.A.) circula por el circuito eléctrico formando una sinusoide, en la que medio ciclo posee polaridad positiva mientras y el otro medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una corriente alterna circula por un circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia constantemente tantas veces como ciclos o hertz por segundo de frecuencia posea. En el caso de la corriente alterna que llega a nuestros hogares la frecuencia puede ser de 50 o de 60 ciclos en dependencia del sistema que haya adoptado cada país en cuestión. En Europa la frecuencia adoptada es de 50 ciclos y de 60 ciclos en la mayor parte de los países de América (Ver tabla de frecuencia de la corriente por países y los respectivos voltajes).
Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente eléctrica en una dirección y lo impiden en la dirección contraria, se han empleado también durante muchos años en la detección de señales de alta frecuencia, como las de radiodifusión, para convertirlas en audibles en los receptores de radio. En la actualidad varios tipos de diodos de construcción especial pueden realizar otras funciones diferentes a la simple rectificación o detección de la corriente cuando se instalan en los circuitos electrónicos. La corriente alterna (C.A.) circula por el circuito eléctrico formando una sinusoide, en la que medio ciclo posee polaridad positiva mientras y el otro medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una corriente alterna circula por un circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia constantemente tantas veces como ciclos o hertz por segundo de frecuencia posea. En el caso de la corriente alterna que llega a nuestros hogares la frecuencia puede ser de 50 o de 60 ciclos en dependencia del sistema que haya adoptado cada país en cuestión. En Europa la frecuencia adoptada es de 50 ciclos y de 60 ciclos en la mayor parte de los países de América (Ver tabla de frecuencia de la corriente por países y los respectivos voltajes).
Funcionamiento de un diodo rectificador común de media onda
Cuando un circuito eléctrico o electrónico requiere de una corriente directa que no sea pulsante, sino mucho más lineal que la que permite un simple rectificador de media onda, es posible combinar de dos a cuatro diodos rectificadores de forma tal que la resultante sea una corriente directa (C.D.) con menos oscilaciones residuales.
Funcionamiento de los diodos rectificadores de onda completa
PUENTE DE DIODOS
Un puente rectificador de cuatro diodos funciona de la siguiente forma: como se puede observar en la parte (A) de la ilustración, durante el primer medio ciclo negativo (–) de la corriente que proporciona la fuente de suministro alterna (C.A.) conectada al puente rectificador, los electrones atraviesan primero el diodo (1), seguidamente el consumidor(R) y después el diodo (2) para completar así la circulación de la corriente de electrones por una mitad del circuito correspondiente al puente rectificador.
El siguiente vídeo contiene una explicación completa y sencilla de lo que es corriente Alterna (AC) y corriente directa (DC)
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