Qué es la corriente alterna (AC) y la corriente continua (DC) y sus aplicaciones

La corriente alterna y la corriente continua describen los dos tipos de flujo de corriente en un circuito. En la corriente continua, la carga o corriente eléctrica fluye en una dirección. En corriente alterna, la carga eléctrica cambia periódicamente de dirección. El voltaje en los circuitos de CA a veces también se invierte porque la corriente cambia de dirección. La mayoría de los dispositivos electrónicos digitales que fabrica utilizan corriente continua. Sin embargo, algunos conceptos de CA son fáciles de entender. La mayoría de los hogares están cableados para CA, por lo que si su idea es conectar su proyecto de caja de melodía Tardis a un tomacorriente, deberá convertir CA a CC. La corriente alterna también tiene propiedades útiles, como la capacidad de convertir los niveles de voltaje con un solo componente como un transformador, por lo que inicialmente tenemos que elegir medios de corriente alterna para transmitir electricidad a largas distancias.

¿Qué es la corriente alterna (CA)?

La corriente alterna se refiere al flujo de carga que cambia de dirección periódicamente. Como resultado, el nivel de voltaje también se invierte con la corriente. La corriente alterna se utiliza para alimentar casas, edificios, oficinas, etc.

Generación de corriente alterna

La corriente alterna se puede producir usando un dispositivo llamado alternador. Este dispositivo es un tipo especial de generador eléctrico diseñado para producir corriente alterna.

Un bucle de alambre gira dentro de un campo magnético, lo que induce una corriente a lo largo del alambre. El hilado del hilo proviene de diferentes recursos como una turbina de vapor, turbina eólica, agua corriente, etc. Debido a que el cable gira y periódicamente entra en una polaridad magnética diferente, el voltaje y la corriente se alternan en el cable. Aquí hay una pequeña animación que muestra este principio:

Para generar corriente alterna en un conjunto de tuberías de agua, conectamos una característica mecánica de un pistón que mueve el agua en las tuberías de un lado a otro (nuestra corriente "alterna").

formas de onda

La corriente alterna puede tomar muchas formas de onda, siempre que la corriente y el voltaje se alternen. Si conectamos un osciloscopio a un circuito con CA y graficamos su voltaje, durante un largo período podríamos ver varias formas de onda diferentes. La onda sinusoidal es el tipo más común de corriente alterna. La corriente alterna en la mayoría de los hogares y oficinas tiene un voltaje oscilante que produce una onda sinusoidal.

Otras formas de corriente alterna incluyen onda cuadrada y onda triangular. Las ondas cuadradas se utilizan a menudo en electrónica digital y de conmutación y también prueban su funcionamiento.

Las ondas triangulares son útiles para probar electrónica lineal como amplificadores.

Descripción de una onda sinusoidal

A menudo necesitamos describir una forma de onda de CA en términos matemáticos. Para este ejemplo, usaremos la onda sinusoidal común. Hay tres partes de una onda sinusoidal: frecuencia, amplitud y fase.

Mirando solo el voltaje, podemos describir una ecuación matemática de la onda sinusoidal:

V

V

VP es la amplitud. Esto describe el voltaje máximo que nuestra onda sinusoidal puede alcanzar en cualquier dirección, lo que significa que nuestro voltaje puede ser +VP voltios, -VP voltios.

La función sin() indica que nuestro voltaje tendrá la forma de una onda sinusoidal periódica, que es una suave oscilación alrededor de 0V.

2π es una constante que convierte la frecuencia en ciclos o hercios en frecuencia angular (radianes por segundo).

f indica la frecuencia de la onda sinusoidal. Esto se da en forma de hercios o unidades por segundo.

t es nuestra variable dependiente: tiempo (medido en segundos). A medida que varía el tiempo, nuestra forma de onda varía.

φ describe la fase de la onda sinusoidal. La fase es una medida del desplazamiento de la forma de onda con respecto al tiempo. A menudo se da como un número entre 0 y 360 y se mide en grados. Debido a la naturaleza periódica de la onda sinusoidal, si la forma de onda se desplaza 360°, vuelve a ser la misma forma de onda, como si se hubiera desplazado 0°. Para simplificar, siempre supondremos que la fase es 0° para el resto de este tutorial.

Podemos recurrir a nuestro enchufe de confianza para ver un buen ejemplo de cómo funciona una forma de onda de CA. En Estados Unidos, la electricidad que se suministra a nuestros hogares es corriente alterna con aproximadamente 170 V pico cero (amplitud) y 60 Hz (frecuencia). Podemos insertar estos números en nuestra fórmula para obtener la ecuación

V

Podemos usar nuestra práctica calculadora gráfica para graficar esta ecuación. Si no hay una calculadora gráfica disponible, podemos usar un programa de gráficos en línea gratuito como Desmos.

Aplicaciones

Los enchufes domésticos y de oficina se utilizan casi siempre con corriente alterna. De hecho, generar y transportar corriente alterna a largas distancias es relativamente fácil. A voltajes altos, como más de 110 kV, se pierde menos energía en la transmisión de energía eléctrica. Los voltajes más altos significan corrientes más bajas y las corrientes más bajas significan menos calor generado en la línea eléctrica debido a la resistencia. La corriente alterna se puede convertir fácilmente a partir de altos voltajes usando transformadores.

La corriente alterna también es capaz de alimentar motores eléctricos. Los motores y los generadores son exactamente el mismo dispositivo, pero los motores convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Esto es útil para muchos electrodomésticos grandes, como refrigeradores, lavavajillas, etc., que funcionan con alimentación de CA.

¿Qué es la corriente continua (CC)?

Corriente continua significa el flujo unidireccional de carga eléctrica. Se produce a partir de fuentes como baterías, fuentes de alimentación, células solares, termopares o dínamos. La corriente continua puede fluir en un conductor como un cable, pero también puede fluir a través de aisladores, semiconductores o vacío como en haces de electrones o iones.

Generación de corriente continua

La corriente continua se puede generar de varias maneras.

• Un generador de corriente alterna preparado con un dispositivo llamado "conmutador" puede producir corriente continua
• Una conversión de CA a CC de un dispositivo llamado "rectificador"
• Las baterías proporcionan corriente continua, que se genera a partir de una reacción química dentro de la batería.

Nuevamente usando nuestra analogía con el agua, DC es similar a un tanque de agua con una tubería al final.

El tanque puede empujar el agua de una sola manera: a través de la tubería. Al igual que nuestra batería que produce corriente continua, una vez que el tanque está vacío, el agua ya no fluye a través de las tuberías.

Describa la CC

La corriente continua se define como un flujo de corriente "unidireccional"; y la corriente solo fluye en una dirección. El voltaje y la corriente pueden variar durante mucho tiempo, por lo que la dirección del flujo no cambia. Para simplificar las cosas, supondremos que el voltaje es una constante. Por ejemplo, una batería proporciona 1,5 V, que se puede describir en una ecuación matemática de la siguiente manera:

V

Si graficamos esto en el tiempo, vemos una tensión constante

la El gráfico anterior significa que podemos confiar en que la mayoría de las fuentes de CC proporcionen un voltaje constante a lo largo del tiempo. De hecho, una batería se descargará lentamente, lo que significa que el voltaje caerá a medida que se use la batería. En la mayoría de los casos, podemos suponer que el voltaje es constante.

Aplicaciones

Todos los proyectos electrónicos y piezas a la venta en SparkFun se ejecutan en DC. Todo lo que funciona con batería, se conecta a la pared con un adaptador de CA o utiliza un cable USB para la alimentación depende de la alimentación de CC. Aquí hay ejemplos de electrónica de CC:

• Teléfonos celulares
• Linternas
• El guantelete de dados de D&D basado en LilyPad
• Televisores de pantalla plana (la alimentación de CA entra en el televisor, que se convierte en CC)
• Vehículos híbridos y eléctricos

Así, se trata de qué es una corriente alterna, una corriente continua y sus aplicaciones. Esperamos que tenga una mejor comprensión de este concepto. Además, si tiene alguna duda con respecto a este concepto o cualquier proyecto eléctrico y electrónico, brinde sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, cual es la diferencia entre corriente alterna y corriente continua?

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