Corriente Alterna Y Continua, Ondas.1

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ADMINISTRACION DEL ENSAMBLE Y MANTENIMIENTO DE COMPUTADORES Y REDES

Versión 1

Centro Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Programa de Teleinformática Bogotá, Febrero de 2009

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Fecha: Febrero de 2009 Versión: 1 Página 1 de 8

Control del Documento Autores

Nombre DEIBY ANDRES GONZALE Z

Revisión JOHN PEREZ

Cargo Dependencia Firma APRENDIZ Centro Gestión de DEIBY ANDRES Mercados, GONZALEZ Logística y Tecnologías de la Información Instructor Centro Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

Fecha Febrero de 2009

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INTRODUCCION: En este trabajo podremos encontrar las definiciones de lo que se denomina corriente alterna y corriente directa, también la definición de onda, sus características, utilidades sus lugares o medios por donde se transmiten algunas características. Además encontraremos a mayor profundidad los conceptos sobre ondas sus características, sus medios de propagación, los tipos de onda y características de cada tipo y algunas ecuaciones para las ondas.

Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada sobre la señal de la corriente alterna. La corriente continua es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. En la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal, el espacio o el vacío. La propiedad del medio en la que se observa la particularidad se expresa como una función tanto de la posición como del tiempo ondas:

. Matemáticamente se dice que dicha función es una onda si verifica la ecuación de

Donde v es la velocidad de propagación de la onda. A una onda se le puede llamar vibración o puede ser definida como un movimiento de ida-vuelta alrededor de un punto m de una referencia variable. El término es frecuentemente entendido intuitivamente como el transporte en interferencias del espacio, no es asociado con el movimiento del medio ocupando este espacio en su totalidad. En una onda, la energía de una vibración es moviéndose lejos del nacimiento en la forma de una molestia dentro del medio circundante (Hall, 1980: 8). Sin embargo, esta noción es problemática para una onda estacionaria (por ejemplo, una onda en una cuerda), donde la energía se mueve en ambas direcciones equitativamente, o por las ondas electromagnéticas y de luz en el vacío, donde el concepto de medio no existe.

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Similarmente, los procesos de onda revelan del estudio del fenómeno con orígenes diferentes de las ondas sonoras pueden ser igualmente significativos para el entendimiento del fenómeno del sonido. Un ejemplo relevante es el principio de la interferencia de Young (Young, 1802, in Hunt, 1978: 132). Este principio era primero introducido en el estudio de Young de la luz y, dentro de algunos contextos específicos es todavía un área investigada en el estudio del sonido. Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas y valles, y usualmente es categorizada como longitudinal o transversal. Una onda transversal son aquellas con las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas electromagnéticas. Ondas longitudinales son aquellos con vibraciones paralelos en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen ondas sonoras. Cuando un objeto corte hacia arriba y abajo en una onda en un estanque, experimenta una trayectoria orbital porque las ondas no son simples ondas transversales sinusoidales. Ondas en la superficie de una cuba son actualmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen caminos orbitales. Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar las siguientes: Características

A = En aguas profundas. B = En aguas superficiales. El movimiento elíptico de una partícula superficial se vuelve suave con la baja intensidad. 1 = Progresión de la onda 2 = Monte 3 = Valle

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Difracción - Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo. Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente emisora de las ondas y el receptor de las mismas. Interferencia - Ocurre cuando dos ondas se combinan al encontrarse en el mismo punto del espacio.

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Reflexión - Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo medio que no puede atravesar, cambia de dirección. Refracción - Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad. Onda de choque - Ocurre cuando varias ondas que viajan en un medio se superponen formando un cono.

Polarización Una onda es polarizada, si solo puede oscilar en una dirección. La polarización de una onda transversal describe la dirección de la oscilación, en el plano perpendicular a la dirección del viaje. Ondas longitudinales tales como ondas sonoras no exhiben polarización, porque para estas ondas la dirección de oscilación es a lo largo de la dirección de viaje. Una onda puede ser polarizada usando un filtro polarizador. Descripción matemática

Onda con amplitud constante.

Desde un punto de vista matemático, la onda más sencilla o fundamental es el armónico (sinusoidal) la cual es descrita por la ecuación f(x,t) = Asin(ωt − kx)), donde A es la amplitud de una onda - una medida de máximo vacío en el medio durante un ciclo de onda (la distancia máxima desde el punto más alto del monte al equilibrio). Esta es la distancia máxima vertical entre la base y la onda. Las unidades de amplitud dependen del tipo de onda — las ondas en una cuerda tienen una amplitud expresada como una distancia (metros), las ondas sonoras como presión (pascales) y ondas electromagnéticas como la amplitud del campo eléctrico (voltios/metros). La amplitud puede ser constante, o puede variar con el tiempo y/o posición. La forma de la variación de amplitud es llamada la envolvente de la onda. La longitud de onda (simbolizada por λ) es la distancia entre dos montes o valles seguidos. Suele medirse en metros, aunque en óptica es más común usar los nanómetros o los amstrongs (Å). Un número de onda angular k puede ser asociado con la longitud de onda por la relación:

Las ondas pueden ser representadas por un movimiento armónico simple. El periodo T es el tiempo para un ciclo completo de oscilación de la onda. La frecuencia f es cuantos periodos por unidad de tiempo (por ejemplo un segundo) y es medida en hertz. Esto es relacionado por:

En otras palabras, la frecuencia y el periodo de una onda son recíprocos entre sí. La frecuencia angular ω representa la frecuencia en radianes por segundo. Está relacionada con la frecuencia por

Hay dos velocidades diferentes asociadas a las ondas. La primera es la velocidad de fase, la cual indica la tasa con la que la onda se propaga, y esta dada por:

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La segunda es la velocidad de grupo, la cual da la velocidad con la que las variaciones en la forma de la amplitud de la onda se propagan por el espacio. Esta es la tasa a la cual la información puede ser transmitida por la onda. Está dada por:

Ecuación de onda La ecuación de onda es un tipo de ecuación diferencial que describe la evolución de una onda armónica simple a lo largo del tiempo. Esta ecuación presenta ligeras variantes dependiendo de como se transmite la onda, y del medio a través del cual se propaga. Si consideramos una onda unidimensional que se transmite a lo largo de una cuerda en el eje x, a una velocidad v y con una amplitud u (que generalmente depende tanto de x y de t), la ecuación de onda es:

Trasladado a tres dimensiones, sería

donde es el operador laplaciano. La velocidad v depende del tipo de onda y del medio a través del cual viaja. Jean Le Rond d'Alembert obtuvo una solución general para la ecuación de onda en una dimensión:

Esta solución puede interpretarse como dos impulsos viajando a lo largo del eje x en direcciones opuestas: F en el sentido +x y G en el -x. Si generalizamos la variable x, reemplazándola por tres variables x, y, z, entonces podemos describir la propagación de una onda en tres dimensiones. La ecuación de Schrödinger describe el comportamiento ondulatorio de las partículas elementales. Las soluciones de esta ecuación son funciones de ondas que pueden emplearse para hallar la densidad de probabilidad de una partícula. Ondas Viajeras [editar] Una onda simple u onda viajera es una perturbación que varía tanto con el tiempo t como con la distancia z de la siguiente manera:

donde A(z,t) es la amplitud de la onda, k es el número de onda y φ es la fase. La velocidad de fase vf de esta onda está dada por

donde λ es la longitud de onda. Onda estacionaria

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Onda estacionaria en un medio estático. Los puntos rojos representan los nodos de la onda. Una onda estacionaria es aquella que permanece fija, sin propagarse a través del medio. Este fenómeno puede darse, bien cuando el medio se mueve en sentido opuesto al de propagación de la onda, o bien puede aparece en un medio estático como resultado de la interferencia entre dos ondas que viajan en sentidos opuestos. La suma de dos ondas que se propagan en sentidos opuestos, con idéntica amplitud y frecuencia, dan lugar a una onda estacionaria. Las ondas estacionarias normalmente aparecen cuando una frontera bloquea la propagación de una onda viajera. Las ondas estacionarias se caracterizan por presentar regiones donde la amplitud es nula (nodos), y regiones donde es máxima (vientres). La distancia entre dos nodos o vientres consecutivos es justamente λ / 2, donde λ es la longitud de onda de la onda estacionaria. Al contrario que en las ondas viajeras, en las ondas estacionarias no se produce propagación neta de energía. Ver también: Resonancia acústica, resonador de Helmholtz, y tubo de órgano Propagación en cuerdas [editar] La velocidad de una onda viajando a través de una cuerda en vibración (v) es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la tensión de la cuerda (T) por su densidad lineal (μ):

En función del medio en el que se propagan

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Ondas mecánicas: las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. La velocidad puede ser afectada por algunas características del medio como: la homogenalidad, la elasticidad, la densidad y la temperatura. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad. Ondas electromagnéticas: las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300000 Km por segundo, de acuerdo a la velocidad puede ser agrupado en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas. Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales son perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo y aunque es común representarlas viajando en el vacío, técnicamente no podemos afirmar que se desplacen por ningún espacio, sino que en sí mismas son alteraciones del espacio-tiempo.