Analisis de circuitos electricos
Páginas: 38 (9310 palabras)
Publicado: 2 de febrero de 2010
Cap´ ıtulo 1 Introducci´n al an´lisis b´sico o a a de circuitos el´ctricos: e Conceptos
1.1.
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.
Generalmente, un circuito el´ctrico b´sico estar´ sujeto a una entrada o e a a excitaci´n y se producir´ una respuesta o salida a dicha entrada. oa
istema formado por un elemento general (resistencia, capacitor, inductor, fuentes de energ´ con dos terminales. ıa)
1
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 debe tener 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 cargada positivamente) o electrones (part´ ıcula cargadanegativamente) 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
Un electr´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 ladependencia 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 lacorriente 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 loselectrones 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 a trav´s de un elemento e ser´ especificado por dos indicadores: una flecha, que establece la direcci´n a ode 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
Estamos considerando que los elementos de la red son el´ctricamente neue tros, es decir, no puede acumularse carga enel 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 principalmente en circuitos electr´nicos. o
Convenci´n propuesta por Franklin, B. quien supuso que la electricidad viajaba...
1.1.
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.
Generalmente, un circuito el´ctrico b´sico estar´ sujeto a una entrada o e a a excitaci´n y se producir´ una respuesta o salida a dicha entrada. oa
istema formado por un elemento general (resistencia, capacitor, inductor, fuentes de energ´ con dos terminales. ıa)
1
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 debe tener 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 cargada positivamente) o electrones (part´ ıcula cargadanegativamente) 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
Un electr´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 ladependencia 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 lacorriente 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 loselectrones 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 a trav´s de un elemento e ser´ especificado por dos indicadores: una flecha, que establece la direcci´n a ode 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
Estamos considerando que los elementos de la red son el´ctricamente neue tros, es decir, no puede acumularse carga enel 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 principalmente en circuitos electr´nicos. o
Convenci´n propuesta por Franklin, B. quien supuso que la electricidad viajaba...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.