Corriente alterna
La corriente alterna es la corriente eléctrica que invierte su sentido periódicamente y alimenta las redes eléctricas.
La corriente alterna (CA o AC, por alternating current) es la corriente eléctrica cuyo sentido y magnitud cambian de forma periódica con el tiempo. Es la que llega a los enchufes de nuestras casas y la que alimenta redes eléctricas de todo el mundo, porque se transporta a grandes distancias con muy pocas pérdidas.
¿Qué es la corriente alterna?
En una corriente alterna, los portadores de carga (electrones en un conductor metálico) no avanzan en un solo sentido, sino que oscilan de un lado a otro alrededor de su posición. La forma de onda más habitual es la senoidal, aunque también existen ondas cuadradas o triangulares en aplicaciones concretas.
Se contrapone a la corriente continua, en la que el sentido y el valor de la corriente permanecen constantes, como ocurre en una pila o una batería.
Fórmula y magnitudes de la corriente alterna
Una tensión alterna senoidal se describe mediante:
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) | Significado |
|---|---|---|---|
| Tensión máxima o de pico | V₀ | voltio (V) | Valor máximo que alcanza la onda |
| Valor eficaz | V_ef | voltio (V) | Equivale a la tensión continua que produciría la misma potencia en una resistencia |
| Frecuencia | f | hercio (Hz) | Ciclos completos por segundo |
| Periodo | T | segundo (s) | Duración de un ciclo |
| Fase inicial | φ | radián (rad) | Desfase respecto al origen de tiempos |
Cuando se dice que la red doméstica española es de 230 V, se habla del valor eficaz. La tensión alcanza en realidad picos de unos 325 V. La frecuencia en Europa es de 50 Hz (el sentido cambia 100 veces por segundo); en Estados Unidos, la red es de 120 V y 60 Hz.
Cómo se produce
La corriente alterna se genera de forma natural con un alternador: una bobina que gira dentro de un campo magnético (o un imán que gira cerca de una bobina fija). Según la ley de Faraday, la variación del flujo magnético induce una fuerza electromotriz que cambia de signo cada medio giro. En las centrales hidroeléctricas, térmicas, nucleares o eólicas, una turbina hace girar el rotor del alternador.
Ventajas frente a la corriente continua
- Se transforma con facilidad. Un transformador, que solo funciona con tensiones variables, sube o baja la tensión con un rendimiento superior al 95 %. Su relación es V₁/V₂ = N₁/N₂ (espiras de cada bobina).
- Menos pérdidas en el transporte. La potencia perdida en una línea es P = I²·R. Elevar la tensión a cientos de kilovoltios permite transportar la misma potencia con una corriente mucho menor y, por tanto, con pérdidas mínimas.
- Generación sencilla y robusta con alternadores y motores de inducción.
- Distribución trifásica. Tres tensiones desfasadas 120° entre sí permiten alimentar motores industriales de forma eficiente.
Como inconveniente, a frecuencias altas aparece el efecto pelicular (la corriente tiende a circular por la superficie del conductor) y hay pérdidas por efectos capacitivos e inductivos. Además, muchos aparatos electrónicos necesitan corriente continua y emplean rectificadores.
Un poco de historia: la guerra de las corrientes
A finales del siglo XIX, Thomas Edison defendía la distribución en corriente continua, mientras que Nikola Tesla y George Westinghouse impulsaron la alterna. El transformador y los motores de inducción de Tesla, junto con la posibilidad de transportar energía a gran distancia, inclinaron la balanza. La central de las cataratas del Niágara, en 1895, fue un hito de esta victoria.
Aplicaciones
- Suministro eléctrico doméstico, comercial e industrial.
- Motores de electrodomésticos y maquinaria (lavadoras, ascensores, bombas).
- Transformadores y cargadores de dispositivos electrónicos.
- Radio y comunicaciones, que utilizan corrientes alternas de alta frecuencia.
La energía eléctrica que consumimos se factura en kilovatios hora, y el voltaje de la red es siempre un valor eficaz.
Ejercicios resueltos
1. La red doméstica es de 230 V eficaces. ¿Cuál es su tensión máxima?
V₀ = V_ef · √2 = 230 · 1,414 ≈ 325 V.
2. Calcula el periodo de una corriente de 50 Hz y de otra de 60 Hz.
T = 1/f. Para 50 Hz: T = 1/50 = 0,020 s = 20 ms. Para 60 Hz: T = 1/60 ≈ 0,0167 s = 16,7 ms.
3. Una resistencia de 46 Ω se conecta a 230 V eficaces. ¿Qué intensidad eficaz circula y qué potencia consume?
I = V/R = 230/46 = 5 A. P = V·I = 230 · 5 = 1150 W.
4. Un transformador tiene 1000 espiras en el primario conectado a 230 V. ¿Cuántas espiras necesita el secundario para dar 12 V?
N₂ = N₁ · V₂/V₁ = 1000 · 12/230 ≈ 52 espiras.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la corriente alterna?
Es una corriente eléctrica cuyo sentido y valor cambian periódicamente, normalmente según una onda senoidal. La de la red europea oscila 50 veces por segundo.
¿Cuál es la diferencia entre corriente alterna y continua?
En la continua la corriente circula siempre en el mismo sentido y con valor constante; en la alterna se invierte periódicamente. La alterna se transforma fácilmente y por eso se usa en las redes eléctricas.
¿Por qué en España la red es de 230 V y 50 Hz?
Es el estándar adoptado en Europa. Son valores eficaces: la tensión de pico es de unos 325 V y el sentido de la corriente se invierte 100 veces por segundo.
¿Qué significa el valor eficaz?
Es el valor de una corriente continua que produciría la misma potencia en una resistencia. Para una onda senoidal, es el valor máximo dividido entre raíz de 2.
¿Por qué se transporta a alta tensión?
Porque al subir la tensión baja la intensidad para la misma potencia, y las pérdidas por efecto Joule (I²·R) se reducen enormemente.
Referencias
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería, vol. 2. Cengage Learning.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología, vol. 2. Reverté.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Corriente alterna». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/corriente-alterna/
