Vamos a abordar algunos de los fundamentos eléctricos involucrados con el diseño y la gestión de un servicio eficiente y confiable de un sistema de sonido. Cada componente en el sistema está diseñado para operar dentro de sus parámetros y dependen de las especificaciones de los valores y magnitudes eléctricos como físicos. Aunque no se requiere una amplia experiencia en ingeniería eléctrica o electrónica, un conocimiento básico de cómo están interactuando entre si los elementos u componentes eléctricos dentro de un sistema de sonido resultará útil para el calculo, dimensionamiento y el mantenimiento eficaz de estos sistemas.
Mediciones eléctricas utilizando la Ley de Ohm
Básicamente, sólo hay dos elementos fundamentales que rigen en cómo un circuito eléctrico se comporta: La Tensión o Voltaje eléctrico y la resistencia. La relación de estos dos elementos básicos en cualquier circuito eléctrico establece dos cantidades adicionales o unidades, con las que trabajamos habitualmente: La corriente eléctrica y la potencia disipada.
Las unidades de medida que se suelen usar para estos cuatro elementos eléctricos se definen como sigue:
Voltaje: La unidad básica de la fuerza electromotriz, o presión eléctrica ejercida sobre las cargas eléctricas o electrones de un circuito cerrado. También se la conoce como tensión eléctrica. A mayor diferencia de potencial ejercida por una fuente mayor será el voltaje. Un voltio tiene la fuerza necesaria para causar que fluya una corriente de un ampere a través de una resistencia de un ohmio.
Ohm: La unidad básica de la resistencia o de oposición del caudal de electrones en un circuito eléctrico. Un ohmio es la cantidad de resistencia que permita el flujo de una corriente de un amperio cuando se aplica un voltio a través de ella.
Amper: La unidad práctica para medir la cantidad de corriente que fluye en un circuito eléctrico en un determinado tiempo. Un amperio es la cantidad de flujo de electrones que se produce cuando se aplica un voltio a través de una resistencia de un ohmio.
Watt: Es la unidad de medida para la potencia eléctrica que se realiza en un circuito eléctrico en desempeño. Se mide en vatios, y podría incluir la iluminación de una bombilla eléctrica, el movimiento mecánico producido por un motor eléctrico, o el sonido que irradia un parlante. Un vatio de potencia se disipa cuando un voltio provoca un amperio al fluir a través de una resistencia de un ohmio.
Todo el diseño eléctrico y sus funciones están implicados en estas cuatro básicas unidades, que están relacionadas matemáticamente. Se define su relación en el conjunto de ecuaciones básicas derivadas de la ley de Ohm dada a conocer por el físico y matemático Georg Simon Ohm de Alemania, publicado en 1827. Cabe mencionar que antes otros científicos avían experimentado con la corriente y voltaje, pero Ohm introdujo la noción de la resistencia eléctrica en la ecuación. Cuando dos de estos cuatro valores son conocidos, los otros dos se calculan fácilmente.
En primer lugar, definamos los símbolos:
V o E = Voltaje o Tensión expresada en voltios.
R o Z = Resistencia o impedancia expresada en ohmios.
A o I = Corriente expresada en amperios.
P o W = Potencia expresada en vatios.
Utilizando un circuito simple de la Figura 1, asumimos que la batería suministra 12 voltios y la resistencia es de 6 ohmios.
Veamos cuánta corriente fluye a través del circuito:
I=E / R = 12 / 6 = 2 amperios
Veamos cuanta energía disipa la resistencia:
P = E x I = 12 x 2 = 24 vatios
También se puede calcular de la siguiente manera:
P = E2 / R = 122 / 6 = 24 vatios
Tomemos nota de los cambios que se producen cuando un valor en un circuito está cambiado. Cuando aumentamos el voltaje a 24 voltios, tenga en cuenta los cambios en corriente y potencia. Primera veamos la corriente:
I = E / R = 24 / 6 = 4 amperios
Al duplicar el voltaje, también hemos duplicado la corriente en el circuito. Pero tenga en cuenta lo que ocurre con la potencia. Puesto que hemos incrementado tanto el voltaje y la corriente por un factor de dos, la alimentación se aumentado por un factor de 22, o 4:
P = E2 / R = 242 / 6 = 96 vatios
Otra forma de calcular seria la siguiente:
P = E x I = 24 x 4 = 96 vatios
En resumen, la relación del cambio de potencia es igual a la relación del cambio de voltaje al cuadrado, siempre y cuando R permanezca constante. Esta está implícito en la ecuación P = E2 / R de la ley de Ohm.
Puede ver también:
El Sonido Segunda Parte-Nivel de Sonido
El Sonido Tercera Parte-Longitud de Onda, Fase
El Sonido Cuarta Parte-Refracción, Reflexión acústica
El Sonido Quinta Parte–Reverberación