La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se le denomina intensidad de corriente eléctrica. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios por segundo), unidad que se denomina amperio (A). Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.

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TIPOS

Corriente continua

Cuando el desplazamiento de los electrones es en un solo sentido durante todo el tiempo que circula, desde el polo negativo de un generador al polo positivo.

En un principio pensaba que la corriente eléctrica circulaba en sentido contrario,  es decir, del polo positivo al negativo. Hoy día se sigue diciendo así (aunque no sea correcto), ya que esto no influye para nada.

La corriente continua se puede obtener por medio de métodos químicos, como lo hacen las pilas y baterías, por métodos mecánicos como lo hace una dinamo, o por otros métodos, fotovoltaico, par térmico, etc.

Por tratarse de un valor de tensión que permanece constante en el tiempo, dificulta la interrupción de la misma cuando los valores son elevados, por lo que se utiliza en aparatos de muy baja tensión, hasta 24 Voltios.

El aparato que convierte la corriente alterna en corriente continua se llama fuente de alimentación. Una de sus aplicaciones es cargar los teléfonos móviles.

Corriente alterna. La corriente alterna se caracteriza por el cambio de sentido de la corriente varias veces por segundo. Cada conductor cambia de ser polo positivo a ser polo negativo, pasando por el valor cero.

La corriente alterna se puede obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador, o por conversión de la corriente continua en alterna, el aparato que hace esto se llama inversor.

Las principales ventajas de la corriente alterna sobre la corriente continua son:

• Permite aumentar o disminuir el voltaje por medio de transformadores. • Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía. • Es posible convertirla en corriente continua con facilidad.

Existe un instrumento de medición llamado osciloscopio en el cual se pueden ver las gráficas de la forma de la onda de la corriente eléctrica. Se lo utiliza mucho en electrónica para poder calibrar equipos de todo tipo, pero si lo utilizamos en electricidad también podremos ver graficadas las ondas de Corriente alterna y continua. Otra de las ventajas de este instrumento es que pueden medirse con respecto a un sistema de ejes cartesianos. El siguiente gráfico es una comparación entre los dos tipos de corrientes.

CORRIENTE DIRECTA

La corriente directa (CD) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado,moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.

Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.

El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al ser  impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado.

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.En la figura de la derecha pueden observarse algunos ejemplos de ondas de distintas corrientes periódicas. Los tipos a, d y e son corrientes alternas y b, c y f son pulsatorias

CORRIENTE ALTERNA

Corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) se denomina a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.¹​

Fue desarrollada e impulsada por el inventor, ingeniero mecánico, eléctrico y físico Nikola Tesla. Todas las patentes referentes a esta corriente fueron cedidas a la empresa Westinghouse Electric para conseguir capital y poder continuar los proyectos con la corriente alterna.²​ ³​

La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal¹​con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal.

Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la rectangular.

PARÁMETROS

Frecuencia: Número de veces que una corriente alterna cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida es el Hertz (Hz) y se la designa con la letra F. De esta forma si en nuestro hogar tenemos una tensión de 220 V 50 Hz, significa que dicha tensión habrá de cambiar su polaridad 50 veces por segundo.Una definición más rigurosa para la frecuencia: Número de ciclos completos de C.A. que ocurren en la unidad de tiempo.

Fase: Es la fracción de ciclo transcurrido desde el inicio del mismo, su símbolo es la letra griega q.Período: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo se denomina T. En nuestro ejemplo de una tensión de 220 V 50 Hz su período es de 20 mseg.La relación entre la frecuencia y el período es F=1/T

Valor instantáneo: Valor que toma la tensión en cada instante de tiempo.

Valor máximo: Valor de la tensión en cada «cresta» o «valle» de la señal.

Valor medio: Media aritmética de todos los valores instantáneos de la señal en un período dado.Su cálculo matemático se hace con la fórmula:

Valor eficaz: Valor que produce el mismo efecto que la señal C.C. equivalente. Se calcula mediante:

Valor pico a pico: Valor de tensión que va desde el máximo al mínimo o de una «cresta» a un «valle».En las siguientes figuras vemos una señal alterna donde se han especificado algunos de estos parámetros, la figura a) muestra una onda alterna donde se ven tanto el valor eficaz, el valor máximo, el valor pico a pico y el período. En la figura b) vemos dos ondas alternas, de igual frecuencia, pero desfasadas 90º.

En la figura a) si la frecuencia es de 50 Hz entonces el período es T=20 mseg y abarcará desde el origen hasta el punto D. En ella también se puede ver la fase, la que es medida en unidades angulares, ya sea en grados o radianes. También podemos ver los distintos puntos donde la señal corta al eje del tiempo graduado en radianes.En la figura b), como ya lo dijimos, se ven dos señales alternas desfasadas 90º (p/2 radianes), esto es, cuando la primera señal arranca del punto A, la segunda lo hace desde el punto B, siendo el desfasaje entre los puntos A y B de 90º. Por lo tanto se dice que tenemos dos señales de igual frecuencia y amplitud pero desfasadas entre sí por 90º.Con lo visto hasta ahora estamos en condiciones de presentar a una señal senoidal en su representación típica:

U = U_max sen (2pft + q)

Donde:

• U_max: tensión máxima
• f: frecuencia de la onda
• t: tiempo
• q: fase

AMPLITUD

Amplitud de la corriente alterna. En la Corriente alterna la magnitud y dirección varían cíclicamente. La Onda senoidal representa el valor de la tensión a través del tiempo y no se puede establecer el valor de la misma sin definir qué momento es válido, ya que a través del tiempo es continuamente variable. Por ello se toma el valor pico, el valor eficaz y el valor medio.

Representa el valor de la tensión a través de un tiempo continuamente variable. Por ello se toma el valor pico, el valor eficaz y el valor medio.

PERÍODO DE LA CORRIENTE ALTERNA

El tiempo que demora cada valor de la sinusoide de corriente alterna en repetirse o cumplir un ciclo completo, ya sea entre pico y pico, entre valle y valle o entre nodo y nodo, se conoce como “período”. El período se expresa en segundos y se representa con la letra (T).

El período es lo inverso de la frecuencia y, matemáticamente, se puede representar por medio de la siguiente fórmula:

Por tanto, por medio de esta fórmula podemos conocer también cuál es la frecuencia de la corriente conociendo previamente el valor del período. Para ello despejamos ( f ) de la forma siguiente y el resultado se obtendrá en ciclos por segundos o hertz: 

Valor RMS

La corriente alterna y los voltajes (cuando son alternos) se expresan de forma común por su valor efectivo o RMS (Root Mean Square – Raíz Media Cuadrática). Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220 voltios, éstos son valores RMS o eficaces.

¿Qué es RMS y porqué se usa?

Un valor RMS de una corriente es el valor, que produce la misma disipación de calor que una corriente continua de la misma magnitud. En otras palabras: El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa

Ejemplo: 1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto térmico que un amperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razón se utiliza el termino “efectivo”. El valor efectivo de una onda alterna se obtiene multiplicando su valor máximo por 0.707. Entonces V_RMS = V_PICO x 0.707

Ejemplo: Encontrar el voltaje RMS de una señal con V_PICO = 130 voltios.

V_RMS = 130 Voltios x 0.707 = 91.9 Voltios RMS

FRECUENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA La frecuencia de la corriente alterna (C.A.) constituye un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces durante un segundo de tiempo y puede abarcar desde uno hasta millones de ciclos por segundo o hertz (Hz).

La frecuencia se representa con la letra ( f ) y su unidad de medida es el ciclo por segundo o hertz (Hz). Sus múltiplos más generalmente empleados son los siguientes:

kilohertz (kHz) = 103 hertz = mil hertzmegahertz (MHz) = 106 hertz = un millón de hertzgigahertz (GHz) = 109 hertz = mil millones de hertz

La corriente alterna puede tener diferentes formas de onda, pero la más común es la que presenta una onda sinusoidal o senoidal por cada ciclo de frecuencia.

La velocidad angular en corriente alterna.

Un generador de corriente alterna se basa en la inducción de una f. e. m al girar una espira (o bobina) en el seno de un campo magnético debida a la variación de flujo. Según va girando la espira varía el número de líneas de campo magnético que la atraviesan.

Una f. e. m alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme entre los polos de un imán.

Fase

Cuando los condensadores o las inductancias están instaladas en un circuito de corriente alterna AC, los picos del voltaje y la corriente, no ocurren al mismo tiempo. La fracción de la diferencia de periodo entre esos picos expresada, se dice que es la diferencia de fase. La diferencia de fase es <= 90 grados. Se acostumbra a usar el ángulo por el que el voltaje adelanta a la corriente. Esto nos lleva a una fase positiva para circuitos inductivos, ya que en estos la corriente está retrasada respecto del voltaje. La fase es negativa para los circuitos capacitivos, puesto que la corriente adelanta al voltaje. El útil nemónico ELI the ICE man ayuda a recordar el signo de la fase. La relación de fase también se dibuja gráficamente en un diagrama fasor.

Valor instantáneo

A través de la expresión general de una señal alterna se puede obtener el valor que tiene la tensión en un determinado instante de tiempo o para un determinado ángulo. Esta magnitud se denomina valor instantáneo.

El valor instantáneo se calcula como el valor máximo multiplicado por el seno de un ángulo. El ángulo varía continuamente con el tiempo, por lo tanto para cada instante de tiempo tenemos un ángulo diferente.

Dado que la función seno toma valores entre -1 y 1, el valor instantáneo alcanza sus máximos y mínimos cuando el argumento de la función vale 90 y 270 grados respectivamente (½ π radianes y 3/2 π radianes).

V_(α) = Tensión para un determinado ángulo [V]
V_max = Valor máximo de la tensión [V]
α = Ángulo instantáneo [Grados o radianes]

El ángulo en un determinado momento se calcula como la velocidad angular (ángulo recorrido por unidad de tiempo) multiplicada por el tiempo.

Se suma un valor de fase, que es distinto de cero en los casos en que se tenga un desplazamiento inicial de la función hacia la izquierda o hacia la derecha. Por lo tanto la expresión completa para calcular el valor instantáneo es la siguiente.

V_(t) = Tensión para un determinado instante [V]
V_max = Valor máximo de la tensión [V]
ω = Velocidad angular [grados / s o rad. / s]
t = Tiempo para el cual calculamos la tensión [s]
φ = Ángulo de fase inicial [grados o rad.]

Osciloscopio

Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada «eje THRASHER» o «Cilindro de Wehnelt» que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Utilización

En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir.

Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.

El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato).

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia).

¿Qué tipos de osciloscopios existen?

Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales . Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analógico y un Compact Disc es un equipo digital.

Los Osciloscopios también pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.

Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente).

Generador eléctrico

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. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.