Fundamentos y Conceptos Clave de la Corriente Alterna

Fundamentos de la Corriente Alterna (CA)

La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que se caracteriza por variar cíclicamente en magnitud y, en algunos casos, en dirección. Es fácil de generar y transportar a grandes distancias, lo que la hace fundamental no solo en las técnicas energéticas (suministro eléctrico) sino también en telecomunicaciones, donde se emplea para la transmisión de señales.

Diferencia entre Corriente Alterna (CA) y Corriente Continua (CC)

La principal diferencia radica en su comportamiento:

• La corriente continua (CC) es constante en magnitud y dirección. Tiene un polo positivo y uno negativo, y la corriente fluye siempre del polo negativo al positivo (convencionalmente, del positivo al negativo).
• La corriente alterna (CA), en cambio, varía cíclicamente, alternando entre valores positivos y negativos.

Ventajas de la Corriente Alterna

La principal ventaja de la CA es su facilidad para ser generada y transportada a grandes distancias con pérdidas relativamente bajas, especialmente mediante el uso de transformadores para modificar su tensión.

Generación de Corriente Alterna

La CA se genera típicamente sometiendo una bobina móvil a un campo magnético variable, a menudo producido por imanes fijos o electroimanes. Al hacer girar la bobina dentro de este campo magnético (o variar el campo magnético a través de la bobina), se induce una tensión alterna en ella.

Conceptos Clave en Corriente Alterna

Para comprender la CA, es esencial conocer los siguientes términos:

• Amplitud (Valor Instantáneo Máximo): Es el máximo valor posible que alcanza la tensión o corriente alterna en un ciclo.
• Ciclo: Es una oscilación completa de una tensión o corriente alterna (por ejemplo, una onda sinusoidal).
• Periodo (T): Es el tiempo que dura un ciclo completo. Se mide en segundos.
• Frecuencia (f): Indica el número de ciclos que ocurren en un segundo. Es la inversa del periodo (f = 1/T) y se mide en Hertz (Hz).
• Valores Eficaces (RMS - Root Mean Square): Los valores eficaces de tensión y corriente alterna equivalen a los valores de tensión y corriente continua que producirían la misma potencia disipada en una resistencia. Son los valores que se suelen medir con instrumentos estándar y los que se usan en cálculos de potencia.

Inductancia, Autoinducción y Reactancia

• Inductancia (L): Es una propiedad de los componentes (especialmente bobinas) que mide su oposición a los cambios en la corriente que los atraviesa. La tensión de autoinducción depende de esta magnitud.
• Autoinducción: Es el fenómeno por el cual se induce una tensión en una bobina cuando varía la intensidad de la corriente que circula por ella.
• Reactancia Inductiva (XL): Es la oposición que presenta un inductor (bobina) al paso de la corriente alterna debido a la autoinducción. Es el componente de la impedancia que depende de la frecuencia de la CA y de la inductancia del componente. El texto menciona que un núcleo de hierro aumenta considerablemente la impedancia, lo cual se debe principalmente al aumento de la inductancia y, por tanto, de la reactancia inductiva.

Relación de Fase entre Tensión y Corriente en un Inductor

En una bobina ideal (puramente inductiva), la intensidad de la corriente está retrasada 90º (π/2 radianes) respecto a la tensión aplicada.

Fórmulas Fundamentales en Circuitos de CA con Inductancia

Aquí se presentan algunas fórmulas clave:

• Ley de Ohm para CA (Impedancia): Z = V / I
• Reactancia Inductiva: XL = 2 * π * f * L (Nota: la fórmula original XL=Z.pi.F.L parece incorrecta; la fórmula estándar es XL = 2πfL)
• Intensidad: I = V / Z
• Caída de Tensión en Resistencia: VR = I * R
• Caída de Tensión en Inductancia: VL = I * XL

Triángulo de Impedancias: Relaciona la impedancia (Z), la resistencia (R) y la reactancia inductiva (XL) en un circuito serie RL.

• sen(φ) = XL / Z
• cos(φ) = R / Z (Factor de Potencia)
• tan(φ) = XL / R
• Z² = R² + XL²
• R² = Z² - XL²
• XL² = Z² - R²

Triángulo de Tensiones: Relaciona la tensión total (V), la caída de tensión en la resistencia (VR) y la caída de tensión en la inductancia (VL) en un circuito serie RL.

• sen(φ) = VL / V
• cos(φ) = VR / V (Factor de Potencia)
• tan(φ) = VL / VR
• V² = VR² + VL²
• VR² = V² - VL²
• VL² = V² - VR²

Triángulo de Potencias: Relaciona la potencia aparente (S), la potencia activa (P) y la potencia reactiva (Q).

• Potencia Aparente (S): S = V * I (Potencia total suministrada, se mide en Voltio-Amperios, VA)
• Potencia Activa (P): P = VR * I o P = V * I * cos(φ) (Potencia disipada en la resistencia, se mide en Vatios, W)
• Potencia Reactiva (Q): Q = VL * I o Q = V * I * sen(φ) (Potencia intercambiada con la reactancia, se mide en Voltio-Amperios Reactivos, VAR)