14.Régimen transitorio.12

Teoría de circuitos I

Régimen transitorio

Régimen Transitorio
Introducción
Hasta ahora hemos estudiado el funcionamiento de los circuitos en corriente continua y en corriente
alterna en régimen permanente (o forzado), es decir cuando todo está estabilizado.
Al producir alguna perturbación en el circuito, es decir, al encenderlo, al apagarlo, cuando se modifica
alguno de los elementosactivos o pasivos del circuito (por ejemplo, al cortocircuitar un resistor, al
variar bruscamente la tensión aplicada, etcétera) aparece el régimen transitorio: durante un tiempo,
generalmente breve, los valores de las tensiones y corrientes cambian paulatinamente hasta volver a
estabilizarse en otros valores.
El lector debe notar que esto no ocurre si los elementos pasivos del circuito sonsólo resistores.
1.- ¿Por qué? Pista: piense en la ley de Ohm.
En cambio las perturbaciones que se hagan en circuitos que posean inductores o capacitores
tardarán algún tiempo en llegar a los nuevos valores de tensiones y corrientes.
2.- ¿Por qué? Pista: piense en las leyes que rigen el funcionamiento de los capacitores y los
inductores.
Así como calentar el agua en una pava lleva algún tiempo,también lleva su tiempo cargar un
capacitor.
En otras palabras, los procesos físicos en los que se produce transferencia de energía no son
instantáneos, tienen una duración.
3.- ¿De qué factores depende el tiempo que tarda en calentarse la pava para tomar mate?
Sigamos en el agua.
Se tiene un tanque lleno de agua con un
sistema de válvula y flotante que lo mantiene
siempre lleno con elmismo nivel de agua. Un
caño con una llave de paso lo comunica con
otro tanque que está vacío.
Al abrir la llave de paso el agua fluye rápidamente por el caño y comienza a llenar el tanque vacío.
4.- ¿Qué modificaría para que al abrir la llave de paso el agua fl uya más rápidamente?
5.- Si en el primer minuto la altura del agua sube 10 cm, ¿en el segundo minuto subirá otros
10 cm y asísucesivamente? ¿por qué?
6.- ¿Se mantiene constante la rapidez con que fluye el agua por el caño? ¿por qué?
7.- ¿Hasta qué nivel llega el agua en el tanque? ¿Desborda?

1

Régimen transitorio

Teoría de circuitos I

8.- ¿Por qué llega un momento en que el agua no fluye más por el caño y el nivel del tanque no
aumenta más?
9.- ¿Cuál es la presión del agua, en el tanque vacío, antes de abrir lallave de paso?
10.- ¿Cuál es la presión del agua cuando el tanque se llenó?
11.- Analice si la siguiente gráfica de presión en

p

función del tiempo es correcta. Justifique su

En el instante t = 0 se abre la
llave de paso.

respuesta (tenga en cuenta que la presión del agua
es directamente proporcional a la altura).
Si su respuesta es negativa, proponga usted una
gráfica yexplíquela.

0

1

2

4

3

t [minutos]

12.- ¿Cuál es la rapidez con que fluye el agua por el
caño (es decir, el caudal) antes de abrir la llave de paso?
13.- ¿Cuál es el caudal en el instante en que se abre la llave de paso?
14.- Represente gráficamente el caudal de agua que fluye a través del caño en función del
tiempo.

Explicación fenomenológica de la carga de un capacitor
Acontinuación trataremos de explicar, en cámara lenta, cómo se va cargando un capacitor
conectado a una pila.

+

t=0
E

ER
R

-

uc

C

Esquema simbólico

Circuito real

La llave abierta interrumpe el paso de la corriente eléctrica ( i

C

i

0 ).

El capacitor descargado no presenta diferencia de potencial entre sus placas ( u C

0 ) ya que los

átomos que constituyenlas placas del capacitor son eléctricamente

t=0

neutros, tienen igual número de electrones que de protones.
Al cerrar la llave la corriente eléctrica fluye rápidamente y comienza a
cargar las placas del capacitor.
El proceso no es instantáneo, la pila suministra electrones a la placa
conectada al terminal negativo y retira electrones de la placa conectada al
terminal positivo.

E...