01 · Punto de partida
Dos promedios distintos
La cuadrada 0–5 V promedia 2,5 V (nivel medio) pero calienta como 2,5 Vrms de alterna más 2,5 de continua... ¿o no? La cuenta correcta combina ambas: Vrms_total² = Vdc² + Vrms_ac². Este tema separa promedio (dónde está) de eficaz (cuánto calienta) y los combina cuando conviven.
Y un aviso de instrumento: los testers baratos mienten fuera de la senoide. Saber cuánto mienten es parte de medir bien.
- ¿Qué promedia cada uno?
- ¿Cómo se combinan DC y AC?
- ¿Qué mide mi tester en cada modo?
- ¿Cómo calculo potencia con esto?
02 · Valor medio
El nivel donde vive
Promedio en un período: senoide simétrica 0, cuadrada 0–5 V = 2,5 V, triangular simétrica 0. Con offset se suma directo (lineal): medio = offset + medio_AC (cero en simétricas).
| Señal | Medio |
|---|---|
| Senoide ±5 V | 0 V |
| Cuadrada 0–5 V | 2,5 V |
| Senoide 5 Vpp + 2,5 DC | 2,5 V |
| PWM 0–5 al 25 % | 1,25 V |
El tester en DC mide esto (promedia de verdad). Un ADC también “ve” el medio más la instantánea según cuándo muestree.
03 · Eficaz total
Combinar DC y AC sin mezclar
La energía suma cuadrados: Vrms_total = √(Vdc² + VrmsAC²). Ejemplo estrella: senoide 5 Vpp con offset 2,5 V → √(6,25 + 3,13) = √9,38 ≈ 3,06 V. Ni 2,5 ni 1,77: 3,06.
| Señal | Medio | Vrms total | P en 1k |
|---|---|---|---|
| Senoide ±5 V | 0 V | 3,54 V | 12,5 mW |
| Senoide 5 Vpp + 2,5 DC | 2,5 V | 3,06 V | 9,4 mW |
| Cuadrada 0–5 V | 2,5 V | 5,0 V | 25 mW |
Potencia siempre con el eficaz total: P = Vrms²/R. Con 5 V eficaces en 1k van 25 mW aunque el promedio sea 2,5.
04 · Tester honesto
Qué miente cada modo barato
- Modo DC: promedio real
- Mide bien el medio en casi todo (promedia de verdad). Lo que muestra es Vdc, no “la señal”.
- Modo AC: eficaz sin DC... en senoide
- Bloquea la continua y mide alterna. Pero los baratos promedian rectificado ×1,11 (calibrado en seno): en cuadrada mienten +11 %.
- True-RMS: el que no miente
- Calcula de verdad (cuesta más). Para triangulares, cuadradas y ruidos es el único fiable en AC.
- Combinar modos
- DC + AC (barato, en senoide) y Pitágoras: Vrms ≈ √(DC² + AC²). Con formas raras, solo true-RMS u osciloscopio.
05 · Medio y eficaz en código
Numérico para cualquier forma
Promedio y RMS por muestreo (vale para cualquier lista, incluso medida real):
Python en tu navegador. Cargá tus formas y ejecutá la comparación.
import math
def stats(vals):
medio = sum(vals) / len(vals)
rms = math.sqrt(sum(v * v for v in vals) / len(vals))
return medio, rms
def senoide(vp, offset=0.0, n=360):
return [offset + vp * math.sin(2 * math.pi * k / n) for k in range(n)]
def cuadrada(vlo, vhi, duty=0.5, n=360):
return [vhi if (k / n) < duty else vlo for k in range(n)]
for nombre, vals in [("seno+-5", senoide(5)), ("cuad0-5", cuadrada(0, 5)),
("sen+offset", senoide(2.5, 2.5))]:
m, r = stats(vals)
print(f"{nombre}: medio={m:.2f}V rms={r:.2f}V")
Verificá: ¿seno+offset da medio 2,5 y rms 3,06? ¿Cuadrada 0–5 da 2,5 y 5,0?
Potencia y mentira del tester
P en carga y error del barato en cuadrada:
def potencia_carga(vrms, r_ohm):
print(f"P = {vrms**2/r_ohm*1000:.1f} mW en {r_ohm} ohm")
return vrms**2 / r_ohm
def tester_barato_ac(vrms_real_cuadrada):
# Promedia rectificado x1.11 (calibrado en seno)
print(f"Real {vrms_real_cuadrada}V -> marca {vrms_real_cuadrada*1.11:.2f}V (+11%)")
potencia_carga(5.0, 1000)
potencia_carga(3.06, 1000)
tester_barato_ac(2.5)
06 · Analogía programador
Media y energía
- 1Medio = promedio.
mean()de la serie: dónde vive. Rápido de calcular, no dice cuánto calienta. - 2RMS = norma.
Raíz de la media cuadrática: como desviación con energía. Dos momentos distintos de la misma serie.
- 3Tester barato = heurística.
Aproxima con supuesto escondido (senoide): funciona hasta que la entrada cambia de forma.
07 · Exploración
Laboratorio: medio, eficaz y potencia
Elegí la señal: el laboratorio muestra medio, eficaz total, potencia en 1k y lo que marcaría cada modo del tester.
Señal → medio/RMS/P
Vrms² = DC² + AC²
Senoide ±5 V: medio 0, eficaz 3,54 V.
Preguntas para explorar
- ¿Por qué la senoide con offset calienta menos que la ±5 aunque midan igual en AC?
- ¿Qué señal calienta más a igual Vpp y por qué?
- ¿Qué modo del tester usarías para cada número de la ficha?
Ver respuestas sugeridas
- Porque su eficaz total (3,06) es menor que 3,54: menos energía total pese a igual alterna. DC suma poco (2,5² vs 3,13).
- La cuadrada (Vrms = Vp): 5 V eficaces contra 3,54 y 2,89. A igual pico, la cuadrada entrega más.
- Medio/DC con modo DC; alterna con AC (senoide) u osciloscopio (otras); total por Pitágoras o true-RMS.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Promedio y eficaz dan lo mismo»
Solo en continua pura. En alterna simétrica el promedio es 0 y el eficaz no: confundirlos apaga calefactores en el papel.
«Los RMS se suman lineal»
Suman cuadrados: 2,5 DC + 1,77 AC = 3,06 (no 4,27). Pitágoras, no suma: la energía suma, no las tensiones.
«Mi tester AC mide cualquier forma»
Mide bien senoides a 50/60 Hz; en el resto aplica ×1,11 a un promedio. Con triangulares y cuadradas, dudar o usar true-RMS.
«Offset no afecta la potencia»
La aumenta (suma cuadrados): 5 Vpp con 2,5 DC disipan 9,4 mW vs 6,3 mW sin offset en 1k. El nivel también calienta.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de medio y eficaz
Ejercicio 1: triangular a mano
Triangular ±4 V. Medio, Vrms y P en 1k a mano; verificá con stats() generando la forma (adaptá el generador del Tema 5).
Ver solución razonada
Medio 0 V; Vrms = 4×0,577 ≈ 2,31 V; P ≈ 5,3 mW. El numérico debe coincidir ±1 %.
Ejercicio 2: tester mentiroso
Cuadrada simétrica ±2,5 V en tester barato AC. ¿Marca? ¿Error %? ¿Y en true-RMS?
Ver solución
Marca ≈ 2,78 V (+11 %); true-RMS 2,50 V. Conocer el +11 % evita rediseñar por un fantasma.
Ejercicio 3: calefactor rápido
¿Qué calienta más en 100 Ω: senoide ±5 V o cuadrada 0–5 V? Calculá P de cada una con potencia_carga().
Ver solución
Seno: 12,5/100... 125 mW; cuadrada: 25/100 = 250 mW (doble). A igual “tamaño”, la cuadrada entrega más.
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- Medio = nivel; eficaz = calor; combinados por Pitágoras.
- P = Vrms²/R siempre con el total.
- DC mide promedio, AC mide alterna (barato: solo senoide bien).
- Offset suma energía aunque no “alterne”.
- Numérico por muestreo vale para cualquier forma real.
Medio y eficaz dominados juntos. Ahora, a generar señales en serio: en el próximo tema, señales en Python.