Analisis Transitorio
Páginas: 24 (5891 palabras)
Publicado: 28 de septiembre de 2015
Equipo Docente de Fundamentos Físicos de la Informática. Dpto.I.I.E.C.-U.N.E.D.
Curso 2001/2002.
TEMA 11. FENÓMENOS TRANSITORIOS.
11 Fenómenos transitorios. Introducción.
11.1. Evolución temporal del estado de un circuito.
11.2. Circuitos de primer y segundo orden.
11.3. Circuitos RL y RC en régimen transitorio. Aplicaciones y ejemplos.
11.3.1. Circuitos sin fuentes de excitación y condicionesiniciales no nulas..
11.3.2. Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales nulas.
11.3.3. Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales no nulas.
11. Fenómenos transitorios. Introducción.
En este tema se va abordar el estudio de la evolución de una magnitud eléctrica a lo largo del
tiempo. Anteriormente se había estudiado el comportamiento de las magnitudes eléctricasen
circuitos de corriente continua pero sin tener en cuenta el momento de la conexión de la fuente, o
fuentes, al resto del circuito, es decir, partiendo del supuesto de que el circuito, que por ejemplo en
su momento analizamos por mallas, está conectado a sus fuentes desde un tiempo suficiente como
para que no se produzcan cambios en el tiempo de los valores de las magnitudes del circuito.
11.1.Evolución temporal del estado de un circuito.
Un circuito eléctrico o electrónico debe conectarse en un momento dado a las fuentes para
que le suministren la energía necesaria para su funcionamiento. Si el circuito posee elementos
almacenadores de energía (condensadores e inductancias) es probable que durante un cierto espacio
de tiempo la magnitudes eléctricas de dicho circuito varíen de una formamuy acusada hasta
estabilizarse en unos valores que luego se mantendrán durante el resto del tiempo. Ese intervalo de
tiempo antes de alcanzar la estabilización se denomina régimen transitorio. El tiempo restante
caracterizado por una cierta estabilidad se denomina régimen permanente o estacionario.
Ejemplo 11.1. Aunque se estudiará con mayor detalle posteriormente, considérese el
circuito de lafigura 11.1 formado por una fuente ideal de tensión de 12V, un interruptor INT, dos
resistencias iguales (R1, R2) de 1kΩ cada una y un condensador de 1µF, y donde todos los
elementos se encuentran en serie a excepción del condensador que está en paralelo con R2. En el
instante t=0s se cierra el interruptor y suponiendo que el condensador está inicialmente descargado,
la tensión entre los extremosdel mismo es nula. Al cabo de cierto tiempo la tensión entre los
Figura 11.1
terminales de R2 es la misma que habría si no existiese el condensador y permanecerá así mientras
Pag.11.1
Equipo Docente de Fundamentos Físicos de la Informática. Dpto.I.I.E.C.-U.N.E.D.
Curso 2001/2002.
no se abra el interruptor. En el instante t en el que las tensiones en los diferentes puntos del circuito
se puedeconsiderar que dejan de variar se dice que se ha alcanzado el régimen estacionario o
permanente, hasta ese instante se dice que el circuito se encuentra en régimen transitorio.
Ejemplo 11.2. Supóngase el circuito del ejemplo anterior pero sin condensador. En este caso
el régimen permanente se alcanzará en el mismo instante de cerrar el interruptor, es decir, en este
circuito no existe régimentransitorio pues carece de elementos almacenadores de energía.
Algunos circuitos trabajan fundamentalmente como una sucesión de transiciones entre dos
situaciones o régimenes permanentes. Ese es el caso, por ejemplo, de muchos circuitos digitales que
funcionan conmutando la tensión de su salida entre 0V y 5V, y en lo cuales interesa que dichas
conmutaciones sean lo más rápidas posibles. Para lograrloparece lógico diseñarlos sin elementos
almacenadores de energía, sin embargo ocurre que esto es totalmente imposible y lo más que se
puede hacer es intentar minimizar su tamaño al máximo. Así un circuito realizado físicamente sobre
un circuito impreso (soporte físico sobre el que se disponen los componentes eléctricos y
electrónicos así como las conexiones de cobre o “pistas”) siempre presenta...
Curso 2001/2002.
TEMA 11. FENÓMENOS TRANSITORIOS.
11 Fenómenos transitorios. Introducción.
11.1. Evolución temporal del estado de un circuito.
11.2. Circuitos de primer y segundo orden.
11.3. Circuitos RL y RC en régimen transitorio. Aplicaciones y ejemplos.
11.3.1. Circuitos sin fuentes de excitación y condicionesiniciales no nulas..
11.3.2. Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales nulas.
11.3.3. Circuitos con fuentes de excitación y condiciones iniciales no nulas.
11. Fenómenos transitorios. Introducción.
En este tema se va abordar el estudio de la evolución de una magnitud eléctrica a lo largo del
tiempo. Anteriormente se había estudiado el comportamiento de las magnitudes eléctricasen
circuitos de corriente continua pero sin tener en cuenta el momento de la conexión de la fuente, o
fuentes, al resto del circuito, es decir, partiendo del supuesto de que el circuito, que por ejemplo en
su momento analizamos por mallas, está conectado a sus fuentes desde un tiempo suficiente como
para que no se produzcan cambios en el tiempo de los valores de las magnitudes del circuito.
11.1.Evolución temporal del estado de un circuito.
Un circuito eléctrico o electrónico debe conectarse en un momento dado a las fuentes para
que le suministren la energía necesaria para su funcionamiento. Si el circuito posee elementos
almacenadores de energía (condensadores e inductancias) es probable que durante un cierto espacio
de tiempo la magnitudes eléctricas de dicho circuito varíen de una formamuy acusada hasta
estabilizarse en unos valores que luego se mantendrán durante el resto del tiempo. Ese intervalo de
tiempo antes de alcanzar la estabilización se denomina régimen transitorio. El tiempo restante
caracterizado por una cierta estabilidad se denomina régimen permanente o estacionario.
Ejemplo 11.1. Aunque se estudiará con mayor detalle posteriormente, considérese el
circuito de lafigura 11.1 formado por una fuente ideal de tensión de 12V, un interruptor INT, dos
resistencias iguales (R1, R2) de 1kΩ cada una y un condensador de 1µF, y donde todos los
elementos se encuentran en serie a excepción del condensador que está en paralelo con R2. En el
instante t=0s se cierra el interruptor y suponiendo que el condensador está inicialmente descargado,
la tensión entre los extremosdel mismo es nula. Al cabo de cierto tiempo la tensión entre los
Figura 11.1
terminales de R2 es la misma que habría si no existiese el condensador y permanecerá así mientras
Pag.11.1
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no se abra el interruptor. En el instante t en el que las tensiones en los diferentes puntos del circuito
se puedeconsiderar que dejan de variar se dice que se ha alcanzado el régimen estacionario o
permanente, hasta ese instante se dice que el circuito se encuentra en régimen transitorio.
Ejemplo 11.2. Supóngase el circuito del ejemplo anterior pero sin condensador. En este caso
el régimen permanente se alcanzará en el mismo instante de cerrar el interruptor, es decir, en este
circuito no existe régimentransitorio pues carece de elementos almacenadores de energía.
Algunos circuitos trabajan fundamentalmente como una sucesión de transiciones entre dos
situaciones o régimenes permanentes. Ese es el caso, por ejemplo, de muchos circuitos digitales que
funcionan conmutando la tensión de su salida entre 0V y 5V, y en lo cuales interesa que dichas
conmutaciones sean lo más rápidas posibles. Para lograrloparece lógico diseñarlos sin elementos
almacenadores de energía, sin embargo ocurre que esto es totalmente imposible y lo más que se
puede hacer es intentar minimizar su tamaño al máximo. Así un circuito realizado físicamente sobre
un circuito impreso (soporte físico sobre el que se disponen los componentes eléctricos y
electrónicos así como las conexiones de cobre o “pistas”) siempre presenta...
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