Una onda senoidal es una señal periódica que varía suavemente siguiendo la función seno, pasando por valores positivos, cero y negativos de forma continua.
Si conectas un osciloscopio al enchufe de tu casa, no verás una línea recta. Verás una curva que sube y baja suavemente, pasando de positivo a negativo una y otra vez.
No conectes directamente un osciloscopio de banco común a un enchufe: la masa de la sonda suele estar unida a tierra y puede crear un cortocircuito o una situación de electrocución. Esta medida requiere equipos, sondas y formación adecuados.
A esa forma la llamamos onda senoidal (o sinusoidal).
¿Por qué esa forma y no otra? ¿Por qué no una onda cuadrada o triangular? La respuesta la vimos en el módulo anterior: Por los generadores.
La electricidad se genera haciendo girar una bobina dentro de un campo magnético. Y la proyección matemática de un movimiento circular sobre un eje lineal es, precisamente, un seno.
La electricidad alterna es la sombra de un círculo girando.
El ciclo
Antes de medir nada, definamos la unidad básica: el Ciclo. Un ciclo es el recorrido completo de la onda hasta que empieza a repetirse:
Empieza en 0.
Sube hasta el máximo positivo (Pico).
Baja pasando por 0 hasta el mínimo negativo (Valle).
Sube de nuevo hasta 0.
A partir de ahí, la historia se repite idéntica.
El periodo (
El Periodo es la respuesta a la pregunta: ¿Cuánto tiempo tarda la onda en completar un ciclo entero?
Se representa con la letra 𝑇 y, como es tiempo, se mide en segundos (𝑠) (o milisegundos 𝑚𝑠).
- Si la onda va muy despacio, el periodo es grande.
- Si la onda va muy rápido, el periodo es minúsculo.
La frecuencia (
La Frecuencia es la inversa del periodo. Responde a: ¿Cuántos ciclos completos caben en un segundo?
Se representa con la letra
Esta relación es fundamental.
- En Europa: La red funciona a 50 Hz. Completa 50 ciclos y cruza por cero 100 veces por segundo. El periodo es
(20 ms). - En América: La red va a 60 Hz. Es un poco más rápida
.
Cuando decimos que la corriente alterna “va y viene”, significa que la luz de tu habitación se apaga y se enciende 100 veces por segundo (dos veces por ciclo, al pasar por cero).
Tu ojo no es lo bastante rápido para verlo, pero tu cerebro a veces lo nota (parpadeo).
La pulsación angular (
La Frecuencia (𝑓) nos dice vueltas por segundo. Es genial para humanos. Pero las fórmulas matemáticas (senos y cosenos) no comen “vueltas”, comen ángulos (radianes).
Necesitamos saber cuántos radianes por segundo recorre nuestro generador imaginario. A esto lo llamamos velocidad angular o pulsación, y se representa con la letra griega omega (
Como una vuelta completa (un ciclo) son 2π radianes, la relación es directa:
- Unidad: Radianes por segundo (𝑟𝑎𝑑/𝑠).
Ejemplo de cálculo rápido: Para la red eléctrica europea de 50 Hz:
El valor aproximado 314 rad/s aparece con frecuencia porque corresponde a una señal de 50 Hz.
La ecuación de la onda
Si juntamos todo esto, podemos escribir la fórmula matemática que describe el voltaje en cualquier instante de tiempo :
: El valor del voltaje en ese preciso instante. : La altura máxima de la ola (Amplitud). : La forma de la onda. : El ángulo en el que estamos en ese momento.
