Introducción a los circuitos eléctricos
- 2. PRESENTACIÓN El objetivo principal de esta publicación es el de brindar los conocimientos teórico sobre las leyes y componentes básicos de los circuitos eléctricos de corriente continua. Este conocimiento permitirá a los estudiantes de las especialidades de ingeniería eléctrica, electrónica y de telecomunicaciones, identificar problemas, analizar y plantear soluciones en circuitos eléctricos que son parte de la tecnología moderna. El Autor
- 3. CONTENIDO TEORÍA DE LOS CIRCUITOS LINEALIDAD VARIABLES DE UN CIRCUITO SEÑALES DE EXCITACIÓN DE USO FRECUENTE ELEMENTOS DE UN CIRCUITO LEYES DE KIRCHHOFF
- 4. Análisis de Circuitos Trata de predecir el comportamiento de una red eléctrica determinando su respuesta, a partir del conocimiento de la excitación (estímulo) y de su topología, que es la forma en que se conectan los elementos, ver ilustración. TEORÍA DE LOS CIRCUITOS La teoría de los circuitos es el estudio del comportamiento de los elementos que constituyen una red eléctrica. Esta teoría comprende dos grandes ramas, que son: el Análisis de Circuitos y la Síntesis de Circuitos.
- 5. Síntesis de Circuitos En esta rama de la teoría de los circuitos, se trata de determinar la configuración o topología de la red, a partir del conocimiento de la excitación (estímulo) y la respuesta, ver ilustración. Teoría de los Modelos Para analizar un circuito eléctrico se debe construir un modelo circuital que lo represente, y para ello se debe seguir el procedimiento descrito en el diagrama de flujo, que se muestra a continuación.
- 7. LINEALIDAD Un sistema de elementos eléctricos es lineal si y solo si satisfacen las propiedades de homogeneidad y superposición para todos los estímulos (excitaciones). Homogeneidad En un circuito lineal la magnitud del factor de escala se preserva. Esto quiere decir, que si el estímulo se multiplica por una constante de proporcionalidad “K”, la respuesta también se ve multiplicada por ella.
- 8. Superposición La sumatoria de estímulos individuales producirá una sumatoria de las respuestas individuales.
- 9. VARIABLES DE UN CIRCUITO Corriente (intensidad) Es una magnitud escalar instantánea definida como la carga neta que se produce en una sección transversal de un circuito en un tiempo determinado. Tensión (voltaje) La diferencia de potencial entre dos puntos es una magnitud escalar instantánea definida como el trabajo hecho sobre una carga al moverla desde un punto a otro.
- 10. Potencia Magnitud escalar instantánea definida como el trabajo hecho en un tiempo determinado para llevar una carga a través de la diferencia de potencial antes mencionada. La representación básica de un circuito eléctrico se muestra en la ilustración.
- 11. SEÑALES DE EXCITACIÓN DE USO FRECUENTE Haciendo referencia en forma genérica a las tensiones y corrientes, se utilizará la definición de señales “s(t)”.
- 12. Señales Constantes Son aquellas cuya magnitud es independiente del tiempo. Ejemplo: Escalón de corriente o tensión Señales Variables Son aquellas en las que su amplitud varía con el tiempo. Pueden ser periódicas, seudoperiódicas y aperiódicas. a) Periódicas Su amplitud se repite cíclicamente. Entre ellas tenemos:
- 13. • De valor medio no nulo.- Encierran un área neta no nula (su valor medio es diferente de cero). Ejemplo: Corriente alterna senoidal rectificada en media onda. • Alternas.- Encierran un área neta nula (su valor medio es cero). Ejemplo: Corriente alterna senoidal.
- 14. c) Aperiódicas Sus valores no vuelven a repetirse cíclicamente. Ejemplo: Corriente exponencial. b) Pseudoperiódicas Ciertos puntos característicos se repiten cíclicamente pero con diferente amplitud. Ejemplo: Tensión senoidal amortiguada.
- 15. Elementos Pasivos Son elementos que disipan energía en forma de calor o almacenan energía en forma de corriente o tensión. Ellos son la resistencia, inductancia y capacitancia Elementos Activos Son elementos del circuito que suministran energía a la red y se clasifican en fuentes independientes de tensión y fuentes independientes de corriente. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO
- 16. Símbolo Elementos Pasivos Resistencia Elemento que consume o disipa potencia. Sus unidades más comunes son: Ohm (Ω), Kilo ohm (k Ω) y Mega ohm (M Ω).
- 17. Inductancia Es el elemento que almacena energía en forma de campo magnético. Sus unidades más comunes son: Henrio (H) y Milihenrio (mH). Símbolo
- 18. Capacitancia Elemento que almacena energía en forma de campo eléctrico. Sus unidades más comunes son: Faradio (F), Microfaradio (uF), Picofaradio (pF) y Nanofardio (nF). Símbolo
- 19. Fuente Independiente de Tensión Entregan voltaje a la red independientemente de la corriente que circula por sus bornes. Elementos Activos La potencia que entrega tiene signo negativo y la potencia que recibe signo positivo.
- 20. Fuente Independiente de Corriente Entregan corriente a la red independientemente del voltaje que exista en sus bornes. La potencia que entrega tiene signo negativo y la potencia que recibe signo positivo.
- 21. Se aplica la siguiente convención de signos: Corriente que ingresa al nudo es (+) Corriente que sale del nudo es (-) LEYES DE KIRCHHOFF
- 22. Flujo de Potencia: En un circuito activo y resistivo se debe cumplir que la suma algebraica de la potencia de las fuentes y de la potencia de las resistencias es igual a cero.