Bueno... Parece que hay algunos problemas con fórmulas, y otras yerbas... !
Vamos a tratar de definir con propiedad todas los términos para, de ese modo, (espero!) queden claras las cosas... La gran mayoría de ustedes está en lo correcto (perdonen, son muchas páginas sobre lo mismo, realmente es una tarea ardua adjudicar a cada uno lo que cada uno dijo!)
Voy a tratar de hacerlo bien genérico, para todas las clases de amplificador (A, AB,B y D) , y si es necesario,marcaré las diferencias, si las hay.
1o) Imagínense una forma de onda de tensión senoidal. Tensión Senoidal... cuyo valor medio sea 0, es decir, es una tensión alterna que tiene un valor instantáneo que se hace 0 (cruza por 0) periodicamente, (si es de 50 hertz (Hz) cruza 2 veces por 0 por cada período. Eso significa que cruza 100 veces por segundo por 0, es decir, que la tensión instantánea se hace 0 100 veces por segundo.
Como todos estaremos de acuerdo, esa forma de onda senoidal es simplemente una tensión que varía en el tiempo, es decir, no es una tensión constante, sino que es una tensión variable en el tiempo.
Esa forma de onda podría estar descripta como:
V = Vpk * sin(2*PI*f*t) [[1]]
Donde:
V= Tensión instantanéa
Vpk=Tensión pico
I= 3.1416...
f= frecuencia de la forma de onda senoidal en herz (veces por segundo, ciclos por segundo)
t=tiempo en segundos
Bueno,de esa forma de onda, podemos medir 2 cosas en forma directa: Una de ellas es la frecuencia del cruce por 0 (=f), y la otra es la tensión pico (=Vpk)
Pero, existe otra cosa que se podría medir... Aunque esa cosa ya es un poco mas abstracta, y esa cosa es la tensión RMS (=Vrms).
Para poder definir la tensión RMS, previamente tienen que quedar caros varios conceptos:
>La tensión pico (=Vpk) es la tensión máxima (sin importar el signo) que pueda tomar la tensión instantánea, es decir, es la tensión medida entre 0 volts (la línea central de la señal senoidal, y el pico positivo O el pico negativo.
>Tambien podríamos medir la tensión pico a pico (=Vpkpk=Vpp), y en ese caso, como la tensión en el pico negativo es justamente igual a la tensión en el pico positivo, pero negativa, se dará SIEMPRE que Vpp=Vpkpk= 2 * Vpk
Si nosotros conectamos una resistencia (=R, medida en ohms) a la salida de nuestro generador de tensión alterna, esa resistencia disipará potencia, que, dado que la tensión con la que alimentamos nuestra resistencia varía en el tiempo,bueno, la potencia disipada por la resistencia variará en el tiempo también.
La potencia disipada por una resistencia es:
W = I * V [[2]]
donde:
W=Potencia instantánea en Watts
I=Corriente instantánea que pasa por la resistencia en Ampers
V=Tensión instantánea a los bornes de la resistencia
Como la resistencia la estamos alimentando con tensión alterna (que es una tensión variable) la potencia instantánea disipada por la resistencia también varía con el tiempo
Bueno, sigamos... Por la ley de ohm, la corriente que circula por la resistencia será:
I = V / R [[3]]
Bueno, entonces, sustituimos la corriente que circula por la resistencia calculada en [[3]] en la fórmula [[2]] y podremos calcular la potencia instantánea disipada por la resistencia como:
W = (V / R) * V = V²/ R [[4]]
La fórmula [[4]] dala potencia instantánea disipada en la resistencia en función de la tensión instantánea que hay a los bornes de la resistencia.
Si en vez de la tensión instantánea usamos la tensión pico (=tensión MAXIMA) (que SOLO está presente un instante pequeñisimo a los bornes de la resistencia), entonces podremos calcular la potencia PICO (=Wpk) que es la potencia MAXIMA que se disipa en la resistencia (pero, NOTEN que esa potencia NO se disipa todo el tiempo en la resistencia... La potencia PICO es la potencia máxima que se disipa en la resistencia, pero DURANTE UN INSTANTE MUY PEQUEÑO!)
Es decir,
Wpk = Vpk²/R [[5]]
Y vamos a agregar un concepto extra que nos va a servir... El concepto de ENERGIA ... La energía consumida por la resistencia es simplemente la potencia consumida por el tiempo que se consume... Es decir, 1W durante un segundo es un Joule (J) de energía. Observen que la potencia disipada por nuestra resistencia es variable en el tiempo, por lo que resulta que no es nada sencillo calcular la energía consumida por la resistencia. Quiero evitar entrar en matemática avanzada, porque este problema se resuelve haciendo una integral de todas esas fórmulas... Sería, para aquellos que entiendan:
E= T * ∫ W .dt = [[6]]
Sustituyendo [[4]] en [[1]]:
W= (Vpk * sin(2*PI*f*t))²/R [[7]]
Y sustituyendo [[7]] en [[6]]:
E= T * ∫ (Vpk * sin(2*PI*f*t))²/R .dt =
Resolviendo la integral:
E= T * (Vpk * (√2))² / R
E= T * Vpk² / (2*R) [[8]]
Donde:
T= Tiempo transcurrido desde que se encendió el generador de tensión alterna que alimenta la resistencia, medida en segundos
E= Energía consumida en Joules.
Pero, si dividimos la energía consumida (=E) por el tiempo tardado en consumirse, obtendremos la potencia disipada en la resistencia! (esa es la definición de potencia... Energía dividida el tiempo tardado en consumirse!):
P = E / T
P = Vpk² / (2*R) [[9]]
Donde:
P = Potencia disipada en la resistencia, medida en Watts!
Ahora comparamos [[7]] con [[9]]... [[7]] es la potencia instantánea disipada en la resistencia en función del tiempo, y [[9]] es la potencia MEDIA disipada en la resistencia en función de la tensión PICO que hay en algún momento a los bornes de la resistencia, suponiendo que la resistencia está alimentada con una tensión alterna senoidal.
Bueno, aquellos que hayan llegado hasta acá, habrán notado que todavía no hemos hablado ni de la tensión RMS, ni de la potencia RMS. Para eso, tendremos que llegar un poco más lejos:
Siempre,hasta ahora, hemos hablado de tensiones instantáneas y potencias instantáneas... Ahora, supongamos por un instante, que alimentamos nuestra resistencia con tensión contínua. Si la tensión es contínua, quiere decir que no varía con el tiempo, es decir, que no se mueve.
En ese caso, la potencia que disiparía nuestra resistencia no variaría con el tiempo, sino que también sería constante. Si llamásemos Vdc=tensión constante a los bornes de la resistencia, luego la potencia que se disiparía en la resistencia con esa tensión constante sería también constante (Wdc=potencia constante disipada por la resistencia cuando está alimentada por una tensión constante Vdc) e igual a
Wdc= Vdc²/R [[10]]
Ahora, FINALMENTE, podremos definir lo que es tensión RMS y potencia RMS.
>> Se calcula la tensión RMS como una tensión contínua tal, que aplicada a una resistencia, generase la misma disipación de potencia MEDIA que si se aplicase una tensión alterna cuyo pico fuera Vpk a los bornes de esa misma resistencia.<<
Es decir, yo aplico una tensión alterna senoidal cuyo pico es Vpk a los bornes de una resistencia R, y esa resistencia disipa una potencia MEDIA P (potencia medida en Watts) que ya hemos calculado con la fórmula [[9]]. Ahora, para poder encontrar la tensión equivalente RMS, tengo que encontrar una tensión contínua que, aplicada a esa misma resistencia, genere la misma disipación de potencia media. A esa tensión , por definición, se le llama tensión RMS (=Vrms).Dicho sea de paso, A esa potencia media disipada se le llama potencia RMS( =Wrms)
Entonces, igualo [[9]] con [[10]], porque por lo dicho antes, estoy buscando que Wdc=P, y cuando eso se dé, Wdc será Wrms, y Vdc será Vrms:
Wrms= Vdc²/R = Vpk² / (2*R)
Despejando Vdc (que será igual a Vrms)
Vrms² = Vpk² / 2
Vrms = Vpk / (√2)
FINALMENTE , por despeje simple, deducimos:
Vrms = Vpk * 0.707
Wrms = Vrms²/R
Wrms = Vpk²/(2*R)
Vpk = Vrms * (√2) = Vrms * 1.41
Wpk = Wrms * 2
Esa es la explicación de la tensión y potencia RMS!
Saludos!
En el próximo post, la explicación de la eficiencia de los amplificador
