Al definir el comportamiento y la utilidad de una corriente eléctrica o voltaje (ambos relacionados por la Ley de Ohm), es de suma importancia tomar en cuenta el tiempo.
La electricidad es invisible (salvo esos pequeños instantes de tiempo en los que podemos observar arcos eléctricos o chispas), sin embargo podremos ver imágenes con gráficos que representan una imagen de la corriente, por ejemplo representamos la corriente alterna de la red pública con una gráfica senoidal, tambíen podremos ver graficas con forma cuadrada, triangular, rectangular, exponencial, lineas rectas, pendientes, y hasta líneas irregulares.
Pero ¿cómo se obtienen esas gráficas si la corriente es invisible? ¿Qué utilidad tiene el comportamiento de la corriente para cada gráfica en particular? ¿Cuales son las más usadas? y ¿Qué diferencia una de otra? son algunas de las preguntas que intentaré responder en este artículo.
Para poder comprender la utilidad de una corriente eléctrica es necesario conocer su "comportamiento en el tiempo", si tomamos la magnitud en distintos instantes de tiempo podremos realizar una gráfica la cual nos dirá el comportamiento y la utilidad de esa corriente, aunque también podríamos usar un instrumento llamado osciloscopio en el cual podríamos visualizar la gráfica.
De ahí podríamos definir los dos tipos de corrientes más usados que son:
- Corriente continua: Es aquella que mantiene un valor fijo en el tiempo, es decir, si la medimos en cualquier instante de tiempo obtendremos la misma magnitud, este es el tipo de energía que suministran las baterías, tambien es el que generalmente alimenta los circuitos integrados en las placas de nuestros aparatos en cuyo caso se realiza un circuito previo que aconidiciona la corriente para un correcto suministro.
Si graficamos la corriente continua en el dominio del tiempo obtendremos una línea recta cuya magnitud no varía, en la practica no es del todo cierto para algunos casos como el de las baterías que a medida que se van descargando van disminuyendo su magnitud generando una pequeña pendiente que cae drasticamente luego de cierto punto de descarga.
La siguiente imágen fue creada por mí usando el software de simulación Livewire, se puede notar una gráfica del Voltaje en función del tiempo, el voltaje está representado por la línea roja y se puede notar que mantiene el mismo valor en el tiempo de la medición.
- Corriente Alterna: A diferencia de la continua, la alterna varía su magnitud en el tiempo, aquí es donde se rámifican un buen número de "tipos de corriente alterna" entre las cuales se debe considerar si son períodicas o no periodicas así como también la "forma de onda" que puede graficarse de ellas.
Para iniciar con la comprensión de la corriente alterna intentaremos estudiar el tipo "senoidal" que representa una corriente alterna períodica y es la que más se usa en la generación, transformación y transporte de energía eléctrica, alimentación de electrodomésticos, motores y la mayoría de los aparatos que necesitan electricidad aún cuando también necesitan corriente continua esta se obtiene mediante circuitos de conversión.
La siguiente imágen creada por mí usando el software Livewire nos muestra la representación gráfica de una corriente alterna senoidal que posteriormente pasaremos a analizar.
Lo primero que podemos notar es que es una forma de onda senoidal con valores que van entre un valor negativo y un valor positivo (aunque esto no necesariamente debe ser así, pero el estandar de la corriente de red pública siempre lo es).
Así de esta forma de corriente podremos obtener algunos datos tales como:
Valor de la cresta positiva (Maximo valor del pico positivo): Es el voltaje máximo que se puede obtener en la gráfica para una alternancia positiva.
Valor de la cresta negativa (Maximo valor del pico negativo): Es el voltaje máximo que se puede obtener en la gráfica para una alternancia negativa.
Valor pico pico: Es el valor que puede obtenerse de sumar la distancia entre el punto mínimo y el punto máximo, para una forma de este tipo se puede resumir como el valor pico positivo multiplicado por 2.
Valor eficaz: Es el valor que se puede considerar aprovechable, se puede obtener dividiendo el máximo valor del pico positivo entre raíz de 2. Este es el valor que decimos está presente en las tomás de electricidad de nuestros hogares, por ejemplo puede llegar un voltaje pico de 155V pero al dividir entre raíz de 2 nos da aproximadamente 110V, en este caso es el voltaje que miden los instrumentos de medición.
Hasta aquí nos limitamos al uso común de la corriente alterna, pero cuando usamos las formas de ondas como "señales eléctronicas" existen otros valores a observar en una onda.
Ciclo: Si la forma de la onda se repite en el tiempo el punto desde donde inicia hasta donde termína se considera como un ciclo.
Periodo (T): Es el tiempo que tarda en cumplirse un ciclo y se mide en segundos.
Frecuencia (f): Es la cantidad de ciclos que ocurren durante un segundo y se mide en Hz.
Existe una ecuación que relaciona al periodo y a la frecuencia la cual es: T=1/f
Fase: Es el ángulo en el que se encuentra la onda para un tiempo determinado.
Las formas de onda y todos estos datos son importantes para el analisis de señales, las cuales sirven para activar dispositivos, radio transmisión y telecomunicaciones en general, además nos permite evaluar el funcionamiento de ciertos sistemas y diagnosticar el estado de los mismos.