Tarea De Electronica

Ingeniería Eléctrica. Teoría y problemas

Circuitos eléctricos Un circuito eléctrico es un modelo matemático que aproxima el comportamiento de un sistema eléctrico. La teoría de circuitos es un caso especial de la teoría electromagnética. Si se tuviera que utilizar la teoría electromagnética en lugar de teoría de circuitos para analizar un sistema eléctrico, el modelo y la solución serianextremadamente complejos. El uso de la teoría de circuitos en lugar de la teoría electromagnética se basa en tres suposiciones: 1. Los efectos eléctricos suceden instantáneamente en el sistema. 2. La carga neta en cada componente del sistema es cero. 3. No hay acoplamiento magnético entre las componentes de un sistema. La importancia de las suposiciones 2 y 3 será evidente cuando se introduzcan loselementos básicos de los circuitos y las reglas para analizarlos interconectados. ¿Qué tan pequeño tiene que ser un sistema eléctrico para que la suposición 1 sea valida? Notando que las señales eléctricas se propagan mediante fenómenos ondulatorios (a la velocidad de la luz), tenemos que si la longitud de onda de la señal es larga comparada con las dimensiones del sistema eléctrico, la suposición esvalida. Si por ejemplo f = 60 Hz y considerando la velocidad de la luz C = 3 x 108 m/s, se tiene

λ=

c f

λ=

3×108 60

λ = 5 x 106 m Para que se cumpla la suposición 1 el sistema debería tener una dimensión menor a 5 x 106 m. Un tamaño igual a la décima parte da una buena aproximación. Es decir 5 x 105 m (500 km) es el tamaño del sistema que permite el estudio de sistemas eléctricosque trabajan con señales de 60 Hz. Sin embargo, cuando se trata de señales de radio, la frecuencia de propagación es del orden de 109 Hz lo que produce λ = 0.3m y el tamaño del sistema eléctrico, deberá ser del orden de 3 cm o menor. Unidades básicas. Las unidades básicas en el Sistema Internacional de unidades (SI) se muestran en la tabla I.
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TablaI parámetro Unidad Longitud Metro Masa Kilogramo Tiempo Segundo Corriente eléctrica Ampere Temperatura Grado kelvin Intensidad luminosa Candela Cantidad de sustancia Mol

Símbolo M Kg S A K C Mol

En el curso de Ingeniería eléctrica se trabaja fundamentalmente con las cuatro primeras unidades y algunas otras unidades derivadas o relacionadas con las mismas. Algunas de las unidades derivadasse muestran en la tabla II. Tabla II Parámetro Unidad Unidades básicas Carga Coulomb (C) A ⋅ s Potencial Voltio (V) kg ⋅ m 2 ⋅ s -3 ⋅ A -1 Frecuencia Hertz (Hz) s-1 Resistencia Ohm ( Ω ) kg ⋅ m 2 ⋅ s ⋅ A -2 Capacitancia Farad (F) A 2 ⋅ kg -1 ⋅ m -2 Inductancia Henry (H) kg ⋅ m 2 ⋅ s 2 ⋅ A -2 Fuerza Newton (N) kg ⋅ m ⋅ s -2 Energía Joule (J) kg ⋅ m 2 ⋅ s -2 Potencia Watt (W) kg ⋅ m 2 ⋅ s -3

Loscampos eléctricos Los campos eléctricos son producidos por las cargas eléctricas y siempre que se tiene una carga, siempre existe un campo eléctrico a su alrededor. Para una carga puntual q, la magnitud del campo eléctrico que produce dicha carga en el vació, a una distancia r, está dada por la ley de Coulomb

E=

q 4πε 0 r 2

Las cargas eléctricas interaccionan con los campos eléctricosmediante la relación

F = qE

2

Ingeniería Eléctrica. Teoría y problemas Estas fuerzas, cuando su magnitud es suficientemente grande dentro de los materiales, producen el movimiento de las cargas. A este movimiento de las cargas se le conoce como corriente eléctrica. Los campos dentro de los materiales se producen aplicando diferencias de potencial o voltajes. Ejemplo 1, en dos placasparalelas con cargas iguales pero de signo contrario que tienen una distribución de carga uniforme, separadas una distancia d, producen entre las placas la siguiente relación entre el campo eléctrico E y la diferencia de potencial V
V = Ed

Características de las cargas eléctricas La carga es bipolar, positiva o negativa. Existe en cantidades discretas en múltiplos de la carga eléctrica del electrón...