apuntes circuitos 1
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ITCG
CIRCUITOS ELÉCTRICOS 1
APUNTES
ALUMNO: De la Cruz M. S.
INGENIERIA EN ELECTRONICA
Nombre de la asignatura: Circuitos Eléctricos 1
OBJETIVO GENERAL DEL CURSO:
Analizar y resolver circuitos eléctricos excitados con corriente alterna y corriente directa
en estado permanente y transitorio, interpretando el funcionamiento, características y la
forma de respuesta de los circuitos de corriente alterna y corriente continua.
TEMARIO
UNIDAD 1 Introducción al análisis de redes eléctricas
1.1 Corriente, voltaje y potencia instantánea
1.2 Conceptos fundamentales de resistencia, Inductancia y capacitancia
1.3 Fuentes independientes y dependientes
1.4 Conceptos básicos de una red
1.4.1 Red; Red Pasiva; Red Activa
1.4.2 Nodo
1.4.3 Malla
1.4.4 Elementos generales de circuitos
1.4.5 Numero de incidencia respecto a nodo y respecto a malla
UNIDAD 2 Análisis de redes de corriente alterna en el estado estable
2.1 Características de la onda Senoidal.
2.2 Leyes de Kirchhoff
2.3 Análisis por los métodos de nodos y mallas con fasores
2.4 Teoremas de Thevenin, Norton, superposición y máxima transferencia de
potencia.
2.5 Reciprocidad
UNIDAD 3 Análisis de redes de corriente directa
3.1 Características de la corriente directa
3.2 Solución de redes aplicando leyes de Kirchhoff, métodos de nodos, mallas
3.3 Solución de redes utilizando los teoremas de Thevenin, Norton, superposición
y máxima transferencia de potencia.
UNIDAD 4 Funciones discontinuas
4.1 Función escalón
4.2 Función rampa
4.3 Función impulso
4.4 Función exponencial
UNIDAD 5 Análisis de transitorios
5.1 Transitorios de primer orden (circuitos RC y RL), respuesta natural y respuesta
completa.
5.2 Transitorios de segundo orden (circuitos RLC), respuesta natural y respuesta
Completa.
FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Thomas L. Floyd; “Principio de Circuitos Eléctricos” 8ª edición; Prentice
Hall. 2007
2. James W. Nisson; “Circuitos Eléctricos” 7ª edición; Prentice Hall, 2005
3. David E. Johnson, Johnny R. Johnson; “Análisis Básico de Circuitos
Eléctricos” 5ª edición Prentice Hall, 2006
5. Hayt Análisis de circuitos en ingeniería, Mc Graw Hill.
UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE REDES ELÉCTRICAS
CORRIENTE, VOLTAJE Y POTENCIA
*Elemento general: aquel que tiene un par de terminales
a) Corriente eléctrica ( I, i )
Definición:
Unidad de medida : Amperio ( )
Instrumento con el que se mide la i : Amperímetro (conexión en serie)
Representación gráfica de la corriente
Sentido de la corriente:
Tipos de corriente eléctrica: (a) Corriente directa (dc). (b) Corriente senoidal (ac).
(c) Corriente exponencial. (d) Corriente senoidal amortiguada.
b) Voltaje (tensión eléctrica, diferencia de potencial, fuerza electromotriz). (V, )
Definición: Fuerza para para mover una carga eléctrica de un punto a otro
Unidad de medida: Volt
Instrumento con el que se mide el voltaje: Voltímetro (conexión en paralelo)
Representación gráfica:
*Las señales de voltaje dependen de una función al igual que las señales de corriente
eléctrica.
*El voltaje puede existir independientemente de que haya corriente.
*El potencial de GND es de 0v.
c) Potencia y Energía
Energía: Capacidad que tiene un cuerpo para hacer un trabajo.
Potencia: Rapidez con que se realiza un trabajo,
Rapidez con que se absorbe energía.
W = energía
En watts
(Promedio, media, activa, real) es la que realmente se convierte en trabajo útil.
√
Al transferir carga a través de un elemento se efectúa un trabajo o dicho de otra manera
se está suministrando energía. Para saber si un elemento está suministrando o recibiendo
energía debemos conocer tanto la polaridad del voltaje a través del elemento como la
dirección de la corriente en dicho elemento, por lo tanto lo anterior de la corriente en
dicho elemento, por lo tanto lo anterior se concluye de la siguiente manera:
Ejemplo: a) Determinar la potencia absorbida por cada uno de los elementos. b)
Determinar la potencia entregada por cada uno de los elementos.
Circuito eléctrico: Conjunto de dispositivos eléctricos interconectados de alguna forma de
tal manera que exista una trayectoria cerrada por donde circule una I eléctrica.
Clasificación de los
elementos de un
circuito
Red eléctrica: la interconexión de dos o más elementos de circuitos simples forman una
red eléctrica; si contiene al menos una trayectoria cerrada, también es un circuito
eléctrico. Nota: ¡pero no todas las redes son circuitos!
FUENTES DE TENSION Y DE CORRIENTE
Fuentes ideales o independientes
a) Fuente de voltaje independiente (ideal): elementos de 2 terminales que mantienen
una diferencia de potencial entre sus terminales cuyo valor es independiente de la i
atreves de él.
b) Fuente de i independiente (ideal): elemento de 2 terminales a través del cual fluye una
I especificada cuyo valor es independiente del voltaje entre sus terminales.
2. Fuentes dependientes o controladas
Caracterizadas porque su valor de salida está determinado por un voltaje o corriente
existente en otro punto del sistema que se analiza, este tipo de fuentes aparecen en los
modelos eléctricos equivalentes de muchos dispositivos electrónicos tales como:
transistores, amplificadores operacionales etc.
Existen cuatro tipos de fuentes dependientes:
A) Fuente de corriente controlada por corriente;
B) Fuente de corriente controlada por voltaje;
C) Fuente de tensión controlada por tensión;
D) Fuente de tensión controlada por corriente.
Resistor: Elemento pasivo simple de mayor aplicación que se define como cualquier
elemento que ostente de modo exclusivo la resistencia eléctrica como su principal
característica eléctrica.
*Unidad de medida: ohm Ω
*Dispositivo de 2 terminales
*Característica: Resistencia eléctrica
LEY DE OHM
George Simón Ohm tiene el crédito de formular la relación voltaje-corriente en un
resistor, cuya ley formula lo siguiente “El voltaje a través de un resistor es directamente
proporcional a la I que circula por el”
Es decir: R
( )
(
)
Resistencia (R) en ohm o Ω
Conductancia (G) en mho o siemens (s).
Lazo: trayectoria cerrada en la cual en nodo de inicio es
también el punto final del recorrido.
Rama: elemento general con un nodo en cada extremo.
Nodo: es la conexión común de dos o más elementos generales.
Ejemplo: Determinar el número de nodos, ramas y lazos del siguiente circuito.
1ª Ley de Kirchhoff (L.C.K) “La suma algebraica de las corrientes que salen de cualquier
nodo es igual a cero”.
2ª Ley de Kirchhoff (L.V.K) “La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier
trayectoria cerrada es igual a cero”.
CIRCUITOS BÁSICOS DE C.D.
a) Circuitos serie: es aquel en el cual la corriente es la misma constante en todos los
elementos del circuito serie.
Divisor de voltaje circuito serie. Aplicable solamente a circuitos en serie
b) Circuito paralelo: aquel en el cual la diferencia de potencial es la misma constante en
todos los elementos con la existencia de solo un par de nodos.
* Req. De dos resistencias en paralelo.
Divisor de corriente. Aplicable solamente a circuitos en paralelo.
Fuentes en serie y en paralelo
Fuentes de voltaje en serie
Fuentes de corriente en paralelo
ANÁLISIS NODAL: consiste en la aplicación de L.C.K. a los nodos de un circuito, en donde
las incógnitas involucradas representan voltajes nodales.
Procedimiento:
Paso 1. Identificar todos los nodos del circuito bajo análisis.
Paso 2. Definir un nodo de referencia por lo general es aquel al cual está conectado el
mayor número de ramas.
Paso 3. Se definen los voltajes nodales entre cada uno de los nodos y el nodo de
referencia.
Paso 4. Se aplica la L.C.K a cada uno de los nodos excepto al nodo de referencia.
Paso 5. Se resuelve el sistema de ecuaciones generado en el paso anterior y se relaciona
su solución con la incógnita particular buscada.
Ejemplo 1 - Análisis nodal- Determinar Vx utilizando Análisis Nodal
Ejemplo 2 - Análisis nodal- El supernodo -Determinar utilizando Análisis Nodal
ANÁLISIS POR MALLAS: consiste en la aplicación de L.V.K. alrededor de ciertas
trayectorias determinadas mallas, en donde las incógnitas involucradas representan
corrientes de mallas.
*Malla: es una trayectoria cerrada que no contiene lazos o ramas en su interior.
*Circuito Plano: aquel que puede implementarse en el plano sin encimarse.
Procedimiento:
Paso 1. Se identifican todas las mallas del circuito plano bajo análisis.
Paso 2. Definir en sentido arbitrario las corrientes de malla, aunque con la presencia de
fuentes de corriente es recomendable definir el sentido de la corriente de malla en el
mismo sentido que tenga la fuente.
Paso 3. Se aplica la L.V.K a cada uno de las mallas del circuito.
Paso 4. Se da solución al sistema de ecuaciones generado en el paso anterior y se
relaciona con la incógnita buscada.
Ejemplo 1 - Análisis por mallas- Encuentre Vx por análisis de mallas
Ejemplo 1 - Análisis por mallas-Supermalla Encuentre V3 por análisis de mallas
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