Notación de Cantidades Eléctricas

¿Que es una Notación de Cantidades Eléctricas?

Los ingenieros eléctricos trabajan con números muy grandes y muy pequeños, comparados con los de todos los días. Este artículo te dará una exposición inicial sobre números grandes y pequeños, además de ejemplos de cómo aparecen en aplicaciones de ingeniería.

En la ingeniería, los números se escriben en notación de ingeniería, que es similar a la notación científica. Es de gran ayuda familiarizarse con la notación de ingeniería y el amplio y dinámico rango de números con los que los ingenieros trabajan de manera cotidiana.

La notación científica

Si has estudiado matemáticas o ciencias, seguramente has usado la notación científica. Puedes hacer un repaso sobre la notación científica . Para expresar un número en notación científica, lo reescribes como un número $\ge1$is greater than or equal to, 1 y $\lt10$, multiplicado por una potencia de $10$10. Veamos algunos ejemplos:

• El número de Avogadro tiene la siguiente apariencia en notación científica:$6.02214082 \times 10 ^{23}$6, point, 02214082, times, 10, start superscript, 23, end superscript. Tal vez veas el mismo número en sintaxis computacional como: $6.02214082\text { E}23$6, point, 02214082, space, E, 23, donde "E", de "Exponente", es equivalente a "$\times10 \text{ elevado a la ...}$times, 10, space, e, l, e, v, a, d, o, space, a, space, l, a, space, point, point, point".
• La velocidad de la luz es $299792458$299792458 metros por segundo. Este número se escribe en notación científica como $2.99792458 \times 10^{8} \,\text{m/s}$2, point, 99792458, times, 10, start superscript, 8, end superscript, space, m, slash, s, y se puede redondear a menos dígitos: $3.00 \times 10^ 8\, \text {m/s}$3, point, 00, times, 10, start superscript, 8, end superscript, space, m, slash, s.
• La carga del electrón es un número muy pequeño y difícil de manejar: $0.00000000000000000016021766208$0, point, 00000000000000000016021766208 coulombs. En lugar de escribir todos estos ceros —y equivocarnos la mayoría de las veces— podemos utilizar la notación científica para expresar el número de manera más simple: 1.6021766208×10−19 coulombs. 
  

  
  

  $1 \,\text{coulomb} = 1 \,\text{ampere fluyendo durante} \, 1 \,\text{segundo}$1, space, c, o, u, l, o, m, b, equals, 1, space, a, m, p, e, r, e, space, f, l, u, y, e, n, d, o, space, d, u, r, a, n, t, e, space, 1, space, s, e, g, u, n, d, o

  $e ^-$e, start superscript, minus, end superscript$6.24 \times 10 ^ {18}$6, point, 24, times, 10, start superscript, 18, end superscript

La notación de ingeniería

La costumbre en ingeniería es utilizar una notación científica ligeramente modificada. A los ingenieros le gustan los exponentes en múltiplos de tres. Esto significa que los dígitos a la izquierda del punto decimal están contenidos en el intervalo de 1 a 999. En este intervalo, nuestras mentes pueden comparar mejor los números.

La notación de ingeniería es ligeramente diferente a la notación científica.

A la luz le lleva 0.0000333564095 segundos recorrer 10 kilómetros en el vacío. Vamos a expresar este pequeño número en notación de ingeniería:

• Encuentra el punto decimal.
• salta sobre tres cifras a la vez, yendo a la derecha, hasta que saltes sobre uno, dos o tres dígitos diferentes de cero. En este caso, haz dos saltos a la derecha, hasta saltar sobre $33$33.
• Escribe $33$33.
• Añade un punto decimal: $33.$33, point
• Escribe los dígitos restantes: $33.3564095$33, point, 3564095.
• Debido a que saltamos a la derecha, escribe $10$10 elevado al negativo del número de saltos multiplicado por tres: $-2 \,\text{saltos} \times 3 = -6$minus, 2, space, s, a, l, t, o, s, times, 3, equals, minus, 6.

En notación de ingeniería, el tiempo que tarda la luz en recorrer 10 kilómetros en el vacío es $33.3564095 \times10^{-6}$33, point, 3564095, times, 10, start superscript, minus, 6, end superscript segundos.

Más ejemplos de la notación de ingeniería:

• Velocidad de la luz: $300 \times 10^6\,\text {m/s}$300, times, 10, start superscript, 6, end superscript, space, m, slash, s.
• Un abrir y cerrar de ojos: ${\sim} 350 \times 10^{-3}\,\text s.$

Las reglas de formato de un número no son rígidas. Siempre que el punto que estés tratando de hacer sea claro y sin ambigüedades, puedes hacer excepciones. Perfectamente puedes expresar un abrir y cerrar de ojos como 0.350 segundos si deseas que el lector lo compare con el valor de un segundo.

Un defecto en la notación de ingeniería es que puede engañar sobre el número de cifras significativas. Los ingenieros tratan generalmente con tolerancias amplias para componentes fabricados, de modo que en diseños de circuitos el número de cifras significativas es generalmente pequeño: dos o tres. Si la tolerancia es importante, es común escribirla cerca del número, como se muestra en este ejemplo:

Un valor de resistencia alto: $33.3 \times 10^6 \,\Omega\:\:\pm1\%$.

Con el tiempo, vas a desarrollar una buena capacidad para manejar la exactitud numérica y el redondeo en diferentes situaciones. Cuando se hace adecuadamente, el redondeo a pocos dígitos no es un signo de pereza, sino de darse cuenta que los componentes del mundo real no son todos iguales, y de que tu diseño debe funcionar todos los días. Hay otros casos, por ejemplo en largos cálculos que usan la aritmética de la computadora, en los que es importante anticipar y controlar incluso pequeños errores de redondeo. Todo depende de la situación. Este es el arte de la ingeniería.