ajam

Cap´
ıtulo 1
Introducci´n al an´lisis b´sico
o
a
a
de circuitos el´ctricos:
e
Conceptos
1.1.

Introducci´n
o

Un circuito el´ctrico o red el´ctrica es una colecci´n de elementos el´ctrie
e
o
e
cos interconectados en alguna forma espec´
ıfica.
1

Generalmente, un circuito el´ctrico b´sico estar´ sujeto a una entrada o
e
a
a
excitaci´n y se producir´ una respuesta o salidaa dicha entrada.
o
a
1

istema formado por un elemento general (resistencia, capacitor, inductor, fuentes de
energ´ con dos terminales.
ıa)

1

El an´lisis de circuitos es el proceso de determinaci´n de la salida de
a
o
un circuito conocida la entrada y el circuito en s´ En cambio, el dise˜ o de
ı.
n
circuitos, es obtener un circuito conocida la entrada y la respuesta que debetener el circuito.

1.2.

Carga el´ctrica
e

´
La materia est´ formada por atomos. Estos a su vez, est´n formados
a
´
a
por part´
ıculas elementales: neutrones y protones (en el n´ cleo) y electrones
u
que se mueven en orbitas alrededor del n´ cleo. Normalmente, el atomo es
´
u
´
el´ctricamente neutro y s´lo la presencia mayoritaria de protones (part´
e
o
ıcula
cargadapositivamente) o electrones (part´
ıcula cargada negativamente) da un
car´cter el´ctrico al mismo.
a
e

La interacci´n entre atomos no neutros se manifiesta como una fuerza
o
´
denominada fuerza el´ctrica, con una caracter´
e
ıstica de atracci´n o repulsi´n
o
o
dependiendo del car´cter el´ctrico entre cargas: cargas de igual signo se rea
e
pelen y de signo contrario de atraen.
2

Unelectr´n tiene una carga negativa de 1,6021 × 10−9 C. Es decir, un
o
culombio (C) es el conjunto de cargas de aproximadamente 6,24 × 1018 electrones. El prot´n tiene el mismo valor de carga que el electr´n pero su signo
o
o
es positivo.
El s´
ımbolo de la carga ser´ tomado como Q o q , la letra may´ scula denoa
u
tar´ cargas constantes tales como Q = 4C , y la letra min´ scula indicar´cara
u
a
gas variables en el tiempo. En este caso, podemos enfatizar la dependencia
temporal escribiendo q(t). De forma general, este criterio de may´ sculas y
u
min´ sculas se extender´ al resto de variables empleadas.
u
a

1.3.

Corriente el´ctrica
e

El prop´sito primario de un circuito el´ctrico consiste en mover o transo
e
ferir cargas a lo largo de determinadas trayectorias.Este movimiento de cargas constituye una corriente el´ctrica. Formale
mente la corriente viene dada por:

3

dq
dt
La unidad b´sica de la corriente es el amperio (A). Un amperio es la
a
corriente que fluye cuando 1C de carga pasa por un segundo en una secci´n
o
dada (1A = 1C/s).
En teor´ de circuitos, la corriente es generalmente especificada por el
ıa
movimiento de cargas positivas2. Hoy en d´ se sabe que en el caso de conıa
ductores met´licos, esto no es cierto, son los electrones los portadores de
a
carga que se mueven. No obstante, tomaremos la convenci´n tradicional del
o
movimiento de cargas positivas para definir la corriente convencional sin tener
en cuenta la identidad verdadera de los portadores de la carga.
El flujo de corriente a lo largo de un cable o atrav´s de un elemento
e
ser´ especificado por dos indicadores: una flecha, que establece la direcci´n
a
o
de referencia de la corriente y un valor (variable o fijo), que cuantifica el flujo
de corriente en la direcci´n especificada.
o
i=

Podemos determinar la carga total que entra al elemento entre el tiempo
t0 y t mediante la expresi´n:
o
τ =t

qr = q(t) − q(t0 ) =

i dτ
τ =0

Estamosconsiderando que los elementos de la red son el´ctricamente neue
tros, es decir, no puede acumularse carga en el elemento. Una carga que entra
debe corresponder a otra carga igual que sale (en magnitud y en signo). Ya
veremos que esta propiedad es una consecuencia de la ley de corriente de
Kirchhoff.
Existen diferentes tipos de corriente:
1. corriente continua o directa (DC) usada...