Circuitos Electricos Y Electronicos Unidad 1

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En esta unidad abordaremos los diferentes tópicos de los circuitos eléctricos, desde la concepción de la electricidad y los elementos básicos que componen los circuitos eléctricos hasta el análisis de los mismos utilizando herramientas matemáticas. Una parte importante dentro de esta unidad es la comprensión de los diversos fenómenos y variables que intervienen en el comportamiento de uncircuito eléctrico, todo relacionado con el perfil profesiográfico de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. El análisis presentado dentro de esta unidad solo corresponde al comportamiento de los circuitos para corriente directa, no se contempla en este curso el análisis para corriente alterna, aun cuando si se abordará la corriente alterna solo en el tenor de características y lageneración de la misma.

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Desde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas delpasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno. No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+)y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar. En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma losátomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.

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La materia está formada por átomos. Estos a su vez, están formados por partículas elementales: neutrones y protones (en el núcleo) y electrones que se mueven en órbitas alrededor del núcleo. Normalmente, el átomo es eléctricamenteneutro y sólo la presencia mayoritaria de protones (partícula cargada positivamente) o electrones (partícula cargada negativamente) da un carácter eléctrico al mismo. La interacción entre átomos no neutros se manifiesta como una fuerza denominada fuerza eléctrica, con una característica de atracción o repulsión dependiendo del carácter eléctrico entre cargas: cargas de igual signo se repelen y designo contrario de atraen. Un electrón tiene una carga negativa de 1.6021X10-9C. Es decir, un culombio (C) es el conjunto de cargas de aproximadamente 6.24X1018 electrones. El protón tiene el mismo valor de carga que el electrón pero su signo es positivo. El símbolo de la carga será tomado como Q o q , la letra mayúscula denotar las cargas constantes tales como Q = 4C , y la letra minúsculaindicara cargas variables en el tiempo. En este caso, podemos enfatizar la dependencia temporal escribiendo q(t).

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A partir de experimentos realizados por Coulomb en 1785 se llegó a la siguiente ley: La fuerza entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, su dirección es la de la recta que une las cargas y elsentido depende de los signos respectivos, de atracción si son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo. La ecuación resultante es:


FAB  K
K 1 4 0
2

QAQB r2

El valor de k depende del sistema de unidades utilizado, en el SI:

 8.98742 X 109 Nm

2

C2

Donde:

 0  8.85415 X 1012 C

Nm 2

Siendo 0 la permitividad eléctrica del vacío, muy próxima a la...