Conceptos Clave de Electricidad: Fuerza Contraelectromotriz, Inductancia y Transformadores

Conceptos Fundamentales de Electricidad

Fuerza Contraelectromotriz

La fuerza contraelectromotriz (FCEM) se define como una propiedad de los receptores eléctricos. Se mide en voltios y representa la energía por unidad de carga que el receptor consume. En una inductancia, la FCEM se opone al flujo de la corriente eléctrica, lo que ocasiona una disminución del consumo energético después de unos milisegundos.

Inductancia Mutua

La inductancia mutua es un fenómeno que ocurre entre dos inductancias. Cada una de ellas se ve afectada por su propia autoinducción, y además, se transfieren energía mutuamente a través del campo magnético que generan.

Transformadores

Un transformador es un dispositivo eléctrico que se utiliza para aumentar o disminuir el voltaje en un circuito de corriente alterna (CA), manteniendo constante la potencia. En un transformador ideal, sin pérdidas, la potencia de entrada es igual a la potencia de salida. Sin embargo, los transformadores reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, que depende de factores como su diseño y tamaño.

Transformadores Elevadores y Reductores

Un transformador elevador incrementa el voltaje generado en una central eléctrica. Esta elevación del voltaje es necesaria para la transmisión de energía a largas distancias, ya que al aumentar el voltaje, se reduce proporcionalmente la corriente. La reducción de la corriente minimiza las pérdidas de energía durante la transmisión, dado que estas pérdidas son proporcionales al cuadrado de la corriente.

Cuando la energía llega a su destino, se utiliza un transformador reductor para disminuir el voltaje a niveles adecuados para el consumo. Por ejemplo, en los hogares, el voltaje típico es de 110-120 V, mientras que en la transmisión puede alcanzar varios kilovoltios (kV).

Vector Rotatorio y Corriente Sinusoidal

Un vector rotatorio se puede describir como la proyección de un movimiento circular uniforme. Si se considera que el exponente en la fórmula de Euler es proporcional al tiempo, se obtiene un vector que rota en el plano complejo. La parte real de este vector rotatorio, es decir, su proyección sobre el eje de abscisas, representa una oscilación sinusoidal. La parte imaginaria también oscila, pero como un seno, desfasada un cuarto de período.

La corriente sinusoidal es la forma más importante de corriente alterna periódica. Es la única que puede atravesar resistencias, bobinas y condensadores sin deformarse. Cualquier otra forma de onda puede construirse a partir de una suma de ondas sinusoidales de determinadas frecuencias. Se denomina sinusoidal porque sigue la forma de la función matemática seno.

Onda Sinusoidal en los Hogares

La onda sinusoidal que llega a los hogares se representa mediante la función trigonométrica seno. Por ejemplo, el voltaje de la corriente alterna en nuestros hogares es de 110 V y tiene esta forma.

Valor Eficaz de una Onda Sinusoidal

El valor eficaz de una corriente alterna se define como el valor que, si se tratara de corriente continua, produciría los mismos efectos caloríficos. Es un valor característico que proporcionan los instrumentos de medida, tanto analógicos como digitales.

• Factor de forma: Relación entre el valor eficaz y el valor medio. Indica la forma de la onda.
• Factor de amplitud o factor de cresta: Relación entre el valor de cresta o máximo y el valor eficaz.

Electricidad Doméstica

La electricidad doméstica, también conocida como "energía domiciliaria" o "energía residencial", se refiere a la corriente alterna (CA) de propósito general que se utiliza para el suministro de energía eléctrica en los hogares.