Electricidad

CIRCUITOS ELECTRICOS
TEOREMAS Y LEYES FUNDAMENTALES
En este tutorial se presentan los conceptos básicos necesarios para el análisis de circuitos eléctricos sencillos.
1 DEFINICIONES BASICAS
Las siguientes definiciones serán empleadas habitualmente a lo largo del presente tutorial.
1.1 NOMENCLATURA DE LAS TENSIONES
En la Figura 1 se muestran las dos nomenclaturas más extendidas para marcarla diferencia de potencial o tensión entre dos puntos de un circuito.
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Figura 1: Notaciones empleadas para las diferencias de potencial.
La diferencia de potencial entre los puntos A y B se representa como VAB, que se corresponde con la diferencia VA - VB, es decir, el potencial en el punto A menos el potencial en el punto B. El signo + o la flecha apuntan al primer subíndice. Con estanotación no se pretende indicar que el potencial en A sea mayor que en B, sino simplemente dejar claro que el valor VAB será la diferencia entre ambos. Por ejemplo:
• Si VA = 7 V y VB = 5 V VAB = 2 V ; VBA = -2 V
• Si VA = 6 V y VB = 9 V VAB = -3 V ; VBA = 3 V
Por lo tanto, es lo mismo decir que VAB es 2 V, que decir VBA es -2 V.
1.2 SIMBOLO DE TIERRA
El símbolo de tierra significa quecualquier punto conectado con él se encuentra a potencial nulo. Es la referencia de tensiones de todo el circuito.
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1.3 INSTRUMENTOS DE MEDIDA IDEALES
La Figura 2 muestra el símbolo de los instrumentos de medida ideales. Su significado es el siguiente:
• VOLTÍMETRO: Mide la diferencia de potencial entre los puntos a los que se conecta. Se considera que su resistencia interna es infinitay que no absorbe potencia del circuito al que se conecta. Se coloca en paralelo al componente del cuál se quiere conocer su caída de tensión.
• AMPERÍMETRO: Mide la corriente que lo atraviesa. Su resistencia interna es nula y tampoco absorbe potencia. Se coloca en serie.
En el siguiente circuito, el amperímetro ofrecería una lectura de 1 amperio, mientras que el voltímetro marcaría 5voltios.
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Figura 2: Elementos de medida ideales
1.4 NUDOS Y MALLAS
• NUDO: Un nudo es el punto de confluencia de tres o más conductores.
• MALLA: Es un camino cerrado a través del circuito.
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Figura 3: Nudos y mallas en un circuito eléctrico
Los puntos A y B son nudos del circuito de la figura, ya que en ellos confluyen tres conductores. Los puntos 1, 2, 3, y 4 no se considerannudos, ya que sólo confluyen dos.
Una malla estaría formada, por ejemplo, por los componentes que se encuentran en el camino que une los puntos 1-A-B-3-1. En este circuito hay tres mallas: 1-A-B-3-1, 1-2-4-3-1 y A-2-4-B-A.
1.5 REGIMEN TRANSITORIO Y PERMANENTE
Hemos visto en el capítulo anterior que hay dos componentes, la bobina y el condensador, cuya respuesta depende del tiempo a través delas derivadas de la tensión y de la corriente. Supongamos que tenemos un circuito formado por una fuente de alimentación de tensión continua y una serie de mallas con condensadores, bobinas y resistencias. Al conectar la fuente de tensión se crearán una serie de corrientes que, en principio dependerán del tiempo. Al cabo de un cierto tiempo, las corrientes tenderán a un valor fijo e invariable en eltiempo. A partir del momento en que se alcance este punto de equilibrio entraremos en lo que se denomina régimen permanente, mientras que el estado anterior se llama régimen transitorio.
Se puede demostrar que en un circuito con componentes lineales, las corrientes en régimen permanente (R.P.), siempre tienen la misma forma de onda que las excitaciones del circuito. Así, si tenemos fuentes detensión continua, sabemos que las corrientes del R.P. serán también continuas, y si tenemos fuentes de alterna sinusoidales de una determinada frecuencia, las corrientes serán sinusoides de la misma frecuencia, aunque desfasadas en el tiempo y de diferente amplitud. En la Figura 4 se refleja este concepto para las excitaciones continuas y alternas.
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Figura 4: Régimen transitorio y régimen...