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Suponga una fuente de tensión (voltaje) ideal. El gráfico muestra el voltaje (rojo) y la corriente (negro) suministrados por el generador en función del tiempo (voltaje en voltios, corriente en miliamperios y tiempo en segundos). Reinicio.
Resistencia: Observe los gráficos de tensión y corriente. La potencia suministrada viene dada por P = VI, pero como la corriente y la tensión varían con el tiempo es más útil pensar en términos de la potencia media suministrada (o disipada en la resistencia). Esta potencia media viene dada por P = Vef Ief= Vmax Imax/2 = Ief2R = Vef2/R. Observe que la tensión y la corriente están siempre en fase y, por tanto, el producto VI es siempre positivo. El factor 1/2 que aparece en la expresión correspondiente a valores máximos proviene del valor medio del seno (o del coseno) al cuadrado, que oscila ente 0 y +1.
Capacidad: Observe de nuevo los gráficos de tensión y corriente. Se encuentra que cuando el voltaje va de 0 a valores positivos la corriente va de un valor máximo hacia 0; pero cuando el voltaje va de un valor máximo a 0, la corriente ha cambiado de sentido y va de 0 hacia valores negativos. Por tanto, en la excursión positiva del voltaje la corriente toma valores simétricamente positivos y negativos. La corriente y el voltaje están desfasados 90º = π/2. Y esta situación se repite un ciclo tras otro. Esta situación, que corresponde a cargas reactivas es cualitativamente diferente a la que observamos en la resistencia en que siempre tensión y corriente tenían el mismo signo. Para cargas reactivas hay instantes en que el elemento toma energía de la fuente y otros en que la devuelve, de forma que, en promedio, no hay una disipación neta de energía en el elemento. El elemento reactivo almacena energía en ciertos instantes, cuando se carga el condensador, por ejemplo, pero la devuelve en otros instantes dando lugar a una no disipación de energía.
Autoinducción: Compare los gráficos de tensión y corriente en el caso de la autoinducción con los que observamos en el caso del condensador. ¿Puede explicar por qué, de nuevo, la potencia disipada es cero?
En un caso general, que combine resistencias, condensadores y autoinducciones, la tensión y la corriente suministradas tendrán un desfase que no será, en general, ni
0 ni π/2.
Si φ es el desfase entre tensión y corriente, la potencia disipada será
Vef
Iefcos(φ).
Ilustración creada por Anne J. Cox.
Script creado por Wolfgang Christian y Anne J. Cox.
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