Page 648 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

32.4 Relación de fase en circuitos de ca 629

‘S o la comente instantánea i y la frecuencia ya fue descrita en el capítulo 31:
% = ^ máxsen27r/Y (32.19)

i = z'máx sen lirft (32.20)
Observe que el valor medio para la comente en un circuito de ca es igual a cero, ya que la
magnitud alterna entre i . e — z . . A pesar de que no existe una corriente neta, el hecho es que
0 m ax m ax r i 1
la carga está en movimiento y la energía puede liberarse en forma de calor o de trabajo útil. El
método más adecuado para medir la intensidad efectiva de las comentes alternas consiste en
determinar el valor de la cd que produciría los mismos efectos de calentamiento o que desarro­
llaría la misma potencia que la comente alterna en cuestión. Este valor de la comente, cono­
cido como la corriente efectiva, z'efcc, resulta ser 0.707 veces la comente máxima. Una relación
similar se cumple en el caso de la fem o el voltaje efectivo en un circuito de ca. Por tanto,
^'elec 0.707zmáx (32.21)

l efec= 0.7071máx (32.22)

Un ampere efectivo es la comente alterna que desarrolla la misma potencia
que un ampere de corriente directa.
Un volt efectivo es el voltaje alterno que produce una corriente efectiva de un
ampere por una resistencia de 1 ohm.
Los medidores de ca se calibran para indicar valores efectivos. Por ejemplo, si un medidor de
ca mide que el voltaje de una vivienda es de 120 V a 10 A, las ecuaciones (32.21) y (32.22)
mostrarán que los valores máximos de corriente y voltaje son
10 A
z'máx = --------- = 14.14 A
0.707
120 V
^máx = -------- = 170 V
0 7 Q 7
m a x
Por consiguiente, el voltaje de la línea de dicha vivienda en realidad varía entre +170 y -170
V, mientras que la comente lo hace de +14.14 a —14.14 A. La frecuencia normal de la va­
riación de voltaje es de 60 Hz.

Relación de fase en circuitos de ca

En todos los circuitos de cd, el voltaje y la comente alcanzan sus valores máximos y el valor
de cero al mismo tiempo, por lo que se dice que están en fase. Los efectos de la inductancia
y la capacitancia en circuitos de ca evitan que el voltaje y la comente alcancen sus valores
máximo y mínimo de manera simultánea. Es decir, en la mayor parte de los circuitos de ca la
corriente y el voltaje están fiera de fase.
Para comprender las relaciones de fase en un circuito de ca, consideremos primero un
circuito que contiene una resistencia pura en serie con un generador de ca, como se observa
en la figura 32.7. Éste es un circuito ideal en el que los efectos inductivos y capacitivos son
despreciables. Numerosos aparatos de uso doméstico, como lámparas, calentadores y tosta­
dores, se aproximan a una condición de resistencia pura. En ellos, el voltaje instantáneo V y la
comente i están en fase, lo que significa que las variaciones en el voltaje darán por resultado
variaciones simultáneas de la comente. Cuando el voltaje es máximo, la comente también lo
es; cuando el voltaje es cero, la comente también vale cero.
A continuación consideremos la relación de fase entre la comente y el voltaje a través de un
inductor puro. El circuito ilustrado en la figura 32.8 sólo contiene un inductor, que está conectado
en serie con el generador de ca. Ya hemos visto que la presencia de una inductancia en un circuito
cuya comente está cambiando con una razón de Az/At origina una fuerza contraelectromotriz
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