Upload
sergio-michea-rojas
View
21
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
CircuitosElectrnicos
Dr.Ginno MillnNaveas
Ctedra2:jueves13demarzode2014
Unidad1
Contenidos:
1. Magnitudeselctricasfundamentales.2. LeydeOhm.3. LeyesdeKirchhoff.
Unidad1
Contenidos:
1. Magnitudeselctricasfundamentales(Cat.01).2. LeydeOhm.3. LeyesdeKirchhoff.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Los elementos de circuito pueden clasificarseen elementos activos y elementos pasivos. Un elemento activo suministra energa elctrica alcircuito (bateras y generadores).
Un elemento pasivo no suministra energa elctricaal circuito, la consume o la acumula.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Un circuito precisa de a lo menos un elementoactivo para que circule corriente por el.
El principio de la conservacin de la energadebe cumplirse en los circuitos elctricos: Toda la energa que se convierta en elctrica debealmacenarse como energa elctrica o convertirseen otra forma de energa.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Existen cinco elementos de circuito ideales decarcter bsico: Fuentes de tensin. Fuentes de corriente. Resistencias. Bobinas (inductores). Condensadores (capacitores).
ElementosdeCircuitosElctricos1
Esta primera entrega trata sobre: Fuentes de tensin. Fuentes de corriente. Resistencias.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Fuentes ideales de tensin: Una fuente ideal de tensin suministra un voltajeprescrito a travs de sus terminales con completaindependencia de la corriente que por ella fluye. El circuito conectado a la fuente determina la cantidadde corriente que suministra la fuente.
La tensin de salida de una fuente ideal puede seruna funcin del tiempo.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Nocin de fuente ideal de tensin apreciada enel contexto de la representacin fuentecarga:
Fuente Carga+
v
i
i
Flujodepotencia
(a)Representacinconceptual
(b)Representacinsimblica(circuito)
Bateradelauto
+ Lucesdelanteras
(c)Representacinfsica
ElementosdeCircuitosElctricos1
Smbologeneralparalafuenteidealdevoltaje.VS(t)puedeser
constante(fuentedeCC).
Uncasoespecial:fuentedevoltajeCC(bateraideal).
Uncasoespecial:fuentedevoltajesinusoidalVS(t) Vcos t.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Fuentes ideales de corriente: Una fuente ideal de corriente entrega una corrienteprescrita independientemente del circuito al cualest conectada. El circuito conectado a la fuente determina la tensingenerada por ella.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Para ambos casos anterior se cuenta, adems,con fuentes controladas.
TipodeFuente Relacin
Fuentedevoltajecontroladaporvoltaje VS AVXFuentedevoltajecontroladaporcorriente VS AIXFuentedecorriente controladaporvoltaje IS AVXFuentedecorrientecontroladaporcorriente IS AIX
ElementosdeCircuitosElctricos1
Resistencia (Ley de Ohm): Es un tipo de elemento pasivo de circuito para elcual se verifica que la tensin entre sus extremoses directamente proporcional a la corriente que atravs de el fluye.
Analticamente se verifica la relacin
conocida como Ley de Ohm.
( ) ( )Volts[V],e t Ri t
ElementosdeCircuitosElctricos1
Resistencia (Ley de Ohm): Representacin de una resistencia elctrica
A la razn i(t)/e(t)= G se le llama conductancia y esmedida en Siemens [S]
ElementosdeCircuitosElctricos1
Resistencia (Ley de Ohm): Considerando que R = e(t)/i(t) y G = i(t)/e(t), por lotanto G = R1, la conductancia es la propiedad dedesplazar uno o ms electrones en el conductor.
La resistencia de un conductor es directamenteproporcional a su largo, inversamente proporcionala su seccin transversal y es funcin del materialdel que est hecho.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Algunas relaciones tiles: Potencia disipada por una resistencia:
Prdida de energa:
2( ) ( ) ( ) ( ( )) ( ) ( ) Watts[W].p t e t i t Ri t i t i t R 2( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) Watts,[W].e t e tp t e t i t e t
R R
( ) ( ) ( ) Watts seg,Joules[J].t t
W p t dt e t i t dt
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Ejemplos de configuraciones.
(a)Circuitoserie. (b)Circuitoparalelo. (c)Red.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Definiciones de topologa de redes elctricas:
Nudo. Rama. Lazo. Malla.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Definiciones de topologa de redes elctricas:
Nudo: Punto en el cual dos o ms elementos tienen unaconexin comn.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Definiciones de topologa de redes elctricas:
Rama: Es un camino que contiene un elemento simpley que conecta un nudo con otro nudo cualquiera.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Ejercicio: determine el nmero de ramas y denudos ilustrados en cada uno de los circuitos.
Circuito (a): 2 ramas, 2 nudos. Circuito (b): 5 ramas, 4 nudos. Circuito (c): 6 ramas, 4 nudos.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Definiciones de topologa de redes elctricas:
Lazo: Si comenzamos en un cierto nudo y trazamos uncamino cerrado a travs de la red, que no atravieseningn otro nudo ni rama (elemento) ms de una vez, yterminamos en el mismo nudo, este camino es un lazo(o bucle).
ElementosdeCircuitosElctricos1
Ejercicio: determine el nmero de lazos en cadauno de los circuitos.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Configuraciones de circuitos: Definiciones de topologa de redes elctricas:
Malla: Es un caso especial de lazo. Una malla es un lazoque no contiene otros lazos.
ElementosdeCircuitosElctricos1
Ejemplo:
Esta red tiene 6 lazos (en rojo) de los cuales 3 son mallas(en azul).
LeyesdeKirchhoff
Ley de las corrientes (LKC): En cualquier instante, la suma algebraica de todaslas corrientes que concurren en un nudo es cero.O, en cualquier instante, la suma algebraica de lascorrientes que llegan al nudo de un circuito es iguala la suma de las que salen.
LeyesdeKirchhoff
Ley de las tensiones (LKV): En cualquier instante, la suma algebraica de todaslas tensiones alrededor de un lazo de un circuitoelctrico es cero. En otras palabras, la suma de lassubidas de tensin alrededor de cualquier caminocerrado, debe ser igual a la suma de las cadas detensin.
LeyesdeKirchhoff
Consideraciones: La LKC y la LKV se aplican a los valores instantneosde la corriente y de la tensin, respectivamente, yson ciertas tanto si las corrientes y las tensionesdel circuito son constantes como si son variables.
Otra forma de expresarlas es la siguiente:
LKC: 0,
LKV : 0.
i
v
LeyesdeKirchhoff
Consideraciones: Al aplicar las leyes de Kirchhoff debe asignarse unsigno algebraico a cada tensin y a cada corrientepara indicar su sentido.
Se hace hincapi en que en cualquier instante, lacorriente tiene tanto intensidad como sentido.
Para escribir las ecuaciones correspondientes a laley de corrientes es preciso definir un sentido comosentido positivo de circulacin de la corriente.
LeyesdeKirchhoff
Consideraciones: Al establecer tal sentido positivo, no se estableceel sentido real de circulacin de la corriente. Estoproducto de que en algunos circuitos la corrientees peridica e invierte peridicamente en sentido.
Al establecer tal sentido positivo, lo que realmentese establece es que si la corriente circula en estesentido, su signo algebraico ser positivo y si circulaen sentido contrario, su signo ser negativo.
LeyesdeKirchhoff
Ejemplo:
LeyesdeKirchhoff
Consideraciones: La diferencia de potencial entre dos puntos llevatambin asociado un valor absoluto y un sentido.
Al escribir las ecuaciones correspondientes a la leyde tensiones de Kirchhoff, los signos reales de lastensiones no tienen porque corresponderse con elsentido positivo establecido arbitrariamente parala tensin.
LeyesdeKirchhoff
Ejemplo:
La LKV conduce a v1 v2 + v3 = 0.
FinUnidad1