Circuitos Electricos

Cap´ıtulo 1
Introducci´
on al an´
alisis b´
asico
de circuitos el´
ectricos:
Conceptos
1.1.

Introducci´
on

Un circuito el´ectrico o red el´ectrica es una colecci´on de elementos el´ectricos interconectados en alguna forma espec´ıfica.
1

Generalmente, un circuito el´ectrico b´asico estar´a sujeto a una entrada o
excitaci´on y se producir´a una respuesta o salida a dicha entrada.
1

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

1

El an´alisis de circuitos es el proceso de determinaci´on de la salida de
un circuito conocida la entrada y el circuito en s´ı. En cambio, el dise˜
no de
circuitos, es obtener un circuito conocida la entrada y la respuesta que debe
tener el circuito.

1.2.

Carga el´
ectrica

´
La materiaest´a formada por a´tomos. Estos
a su vez, est´an formados
por part´ıculas elementales: neutrones y protones (en el n´
ucleo) y electrones
que se mueven en o´rbitas alrededor del n´
ucleo. Normalmente, el a´tomo es
el´ectricamente neutro y s´olo la presencia mayoritaria de protones (part´ıcula
cargada positivamente) o electrones (part´ıcula cargada negativamente) da un
car´acter el´ectrico almismo.

La interacci´on entre a´tomos no neutros se manifiesta como una fuerza
denominada fuerza el´ectrica, con una caracter´ıstica de atracci´on o repulsi´on
dependiendo del car´acter el´ectrico entre cargas: cargas de igual signo se repelen y de signo contrario de atraen.
2

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

1.3.

Corriente el´
ectrica

El prop´osito primario de un circuito el´ectrico consiste en mover o transferir cargas a lo largo de determinadas trayectorias.

Este movimiento de cargas constituye una corriente el´ectrica. Formalmente la corriente viene dada por:

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dq
dt
La unidad b´asica de la corriente es el amperio(A). Un amperio es la
corriente que fluye cuando 1C de carga pasa por un segundo en una secci´on
dada (1A = 1C/s).
En teor´ıa de circuitos, la corriente es generalmente especificada por el
movimiento de cargas positivas2 . Hoy en d´ıa se sabe que en el caso de conductores met´alicos, esto no es cierto, son los electrones los portadores de
carga que se mueven. No obstante, tomaremos la convenci´ontradicional del
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´es de un elemento
ser´a especificado por dos indicadores: una flecha, que establece la direcci´on
de referencia de la corriente y un valor (variable o fijo), que cuantifica el flujo
decorriente en la direcci´on especificada.
i=

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

qr = q(t) − q(t0 ) =

i dτ
τ =0

Estamos considerando que los elementos de la red son el´ectricamente neutros, es decir, no puede acumularse carga en el elemento. Una carga que entra
debe corresponder a otra carga igual que sale (en magnitud y ensigno). 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´onicos.
2

Convenci´
on propuesta por Franklin, B. quien supuso que la electricidad viajaba de lo
positivo a lo negativo

4

2. corriente alterna (AC) usada como corriente dom´estica es...