>Energía Potencial Eléctrica
Al igual que cuando hablamos de la energía potencial gravitatoria estudiamos que un cuerpo que se encuentra a una determinada altura de la superficie de la Tierra adquiere una determinada cantidad de energía potencial provocada por la acción de la fuerza gravitatoria, un cuerpo cargado que sufre la acción de una fuerza eléctrica adquiere energía potencial eléctrica (Ep).
Esta expresión determina que sólo es posible calcular diferencias de energía (ΔEp) y la energía potencial en un punto es siempre un valor relativo con respecto a otro, sin embargo para hablar de un valor absoluto se utiliza como referencia un punto situado en el infinito. Dado que a esa distancia no existe fuerza eléctrica que atraiga o repela las cargas, la energía potencial eléctrica allí es nula. Por tanto, aplicando esta consideración obtenemos que:
Tal y como estudiamos en el apartado de trabajo eléctrico, si sobre una carga actúa otra fuerza externa (a parte de la fuerza eléctrica), se cumple que:
Energía Potencial de un Sistema de dos Partículas
De lo anterior ya explicado, ahora explicaremos la Energía Potencial para un sistema de dos partículas y es esta la fórmula que desglozaremos a continuación que nos servirá para aplicar nuestro Menú y llevar a cabo nuestra programación.
Si disponemos de dos cargas Q y q, el trabajo para aproximar q desde el infinito hasta un punto A próximo a Q se puede obtener aplicando la definición de trabajo entre dos puntos:
>Inductancia Eléctrica
El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886, mientras que el símbolo L, con el cual se representa en circuitos eléctricos, se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz. Matemáticamente se define así L = Φ/I
Donde: Φ es el Flujo magnético, y la letra I representa la intensidad de Corriente eléctrica. Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor. La inductancia resultante es directamente proporcional al número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la Bobina.
El valor de la inductancia viene dado exclusivamente por las características de la bobina y por la Permeabilidad magnética del medio en el que se localiza, cualquier conductor tiene inductancia, incluso cuando el conductor no forma una bobina. La inductancia de una pequeña longitud de hilo recto es pequeña, pero no despreciable si la Corriente a través de él cambia rápidamente, la Tensión inducida puede ser apreciable. Este puede ser el caso de incluso unas pocas pulgadas de hilo cuando circula una corriente de 100 MHz o más. Sin embargo, a Frecuencias mucho mas bajas la inductancia del mismo hilo puede ser despreciable, ya que le tensión inducida será despreciablemente pequeña. Los valores de inductancia prácticos van de unos décimos de NH para un conductor de 1 milímetro de largo hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de Núcleos ferromagnéticos.
>Caída de Tensión en AC
La caída de tensión eléctrica se define como la diferencia de potencial que existe entre los dos extremos de una línea eléctrica. En un conductor la caída de tensión se mide en volts y existe en función del largo y de la resistencia del medio de condición eléctrica. A mayor distancia de la fuente de voltaje y mayor resistencia del conductor eléctrico existe una mayor caída de tensión y voltaje bajo.
Se puede calcular el valor de la caída de voltaje eléctrico como un porcentaje de la tensión nominal que alimenta la línea eléctrica. Una caída de voltaje de 40 Volts representa ~10% de caída de voltaje en una línea eléctrica trifásica de 440v.
Las causas más frecuentes que provocan la caída de voltaje es una distancia considerable de conexión desde el transformador eléctrico de alimentación más cercano, además de en zonas industriales el arranque de maquinaría industrial, bombas, y motores con gran consumo de carga y en zonas urbanas una sobre-saturación de consumo eléctrico.
>Programación en C++
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
int main()
{
int OPCION;
do
{
cout<<"MENU DE FORMULAS\n";
cout<<"______________________ \n";
cout<<"1)CALCULO DE LA ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA DE UN SISTEMA DE DOS PARTICULAS\n";
cout<<"2)CALCULO DE LA INDUCTANCIA\n";
cout<<"3)CALCULO DE LA CAIDA DE TENSION EN CORRIENTE ALTERNA\n";
cout<<endl;
cout<<"DIGITE UNA OPCION:"<<endl;
cout<<"------------------------"<<endl;
cout<<endl;
cin>>OPCION;
cout<<endl;
switch (OPCION)
{
case 1:
{
cout<<"_______________________________\n";
cout<<"1)ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA DE UN SISTEMA DE DOS PARTICULAS\n";
cout<<"________________________________\n";
//DECLARACION
int INICIAL,FINAL,Q1,Q2,R;
double K,EPE;
//ASIGNACION DE DATOS
cout<<"INGRESE LA CARGA 1: ";cin>>Q1;
cout<<"INGRESE LA CARGA 2: ";cin>>Q2;
cout<<"INGRESE EL VALOR INICIAL DE LA DISTANCIA ENTRE LAS CARGAS: ";cin>>INICIAL;
cout<<"INGRESE EL VALOR FINAL DE LA DISTANCIA ENTRE LAS CARGAS: ";cin>>FINAL;
K=9*pow(10,9);
cout<<endl;
for(R=INICIAL; R<=FINAL; R=R+2)
{
EPE=(K*(Q1*pow(10,-6)*Q2*pow(10,-6)))/R;
//RESULTADO
cout<<"PARA EL RADIO = /n"<<R<<" ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA: "<<EPE<<cout<<" JOULES"<<endl;
cout<<endl;
}
};break;
case 2:
{
cout<<"2)INDUCTANCIA\n" ;
cout<<"*******************************"<<endl;
//DECLARACION
int S,L,INICIAL,INICIAL2,FINAL,FINAL2;
double I,N,PERM_FE;
//ASIGNACION DE DATOS
cout<<"INGRESE LA SECCION DEL NUCLEO: ";cin>>S;
cout<<"INGRESE EL VALOR INICIAL DE LA LONGITUD DE LINEAS DE FLUJO: ";cin>>INICIAL;
cout<<"INGRESE EL VALOR FINAL DE LA LONGITUD DE LINEAS DE FLUJO: ";cin>>FINAL;
cout<<"INGRESE EL VALOR INICIAL DEL NUMERO DE ESPIRAS: ";cin>>INICIAL2;
cout<<"INGRESE EL VALOR FINAL DEL NUMERO DE ESPIRAS: ";cin>>FINAL2;
cout<<endl;
PERM_FE=1.8*pow(10,-3);
for(L=INICIAL; L<=FINAL; L++)
{
for(N=INICIAL2; N<=FINAL2; N=N+3)
{
I=(pow(N,2)*PERM_FE*S)/L;
//RESULTADO
cout<<"PARA EL NUMERO DE ESPIRAS = \n"<<N<<"LA INDUCTANCIA ES:"<<I<<cout<<endl;
}
cout<<"PARA LA LONGITUD DE LINEA DE FLUJO = \n"<<L<<"LA INDUCTANCIA ES: "<<I<<cout<<endl;
}
};break;
case 3:
{
cout<<"_______________________________________\n";
cout<<"3)CAIDA DE TENSION EN CORRIENTE ALTERNA\n";
cout<<"________________________________________\n";
//DECLARACION
int INICIAL,FINAL,ANG,XL,XC,R,I;
double CAIDA_TEN,X,Z,RAD,PI;
//ASIGNACION DE DATOS
cout<<"INGRESE LA REACTANCIA INDUCTIVA: ";cin>>XL;
cout<<"INGRESE LA REACTANCIA CAPACITIVA: ";cin>>XC;
cout<<"INGRESE EL ANGULO DEL FACTOR DE POTENCIA DEL CIRCUITO: "; cin>>ANG;
cout<<"INGRESE LA RESISTENCIA A CORRIENTE ALTERNA DEL CONDUCTOR:"; cin>>R;
cout<<"INGRESE EL VALOR INICIAL LA CORRIENTE DE CARGA QUE FLUYE POR EL CONDUCTOR: ";cin>>INICIAL;
cout<<"INGRESE EL VALOR FINAL LA CORRIENTE DE CARGA QUE FLUYE POR EL CONDUCTOR: ";cin>>FINAL;
PI=3.1416;
for(I=INICIAL; I<=FINAL; I=I+2)
{
RAD=(2*PI*ANG)/360;
X=(XL-XC);
Z=R*cos(RAD)+X*sin(RAD);
CAIDA_TEN=I*Z;
//RESULTADO
cout<<"PARA LA CORRIENTE DE CARGA QUE FLUYE POR EL CONDUCTOR = \n"<<I<<"LA CAIDA DE TENSION ES:"<<CAIDA_TEN<<cout<<" VOLTIOS"<<endl;
}
};break;
default:
{
cout<<"NO HA DIGITADO UNA OPCION CORRECTA"<<endl;
}//fin switch
}
}
while(OPCION!=0);
return 0;
}
//fin programa