clase 2: circuitos
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Clase 2: Circuitos
Tallerine Energıas Renovables
Facultad de Ingenierıa - UdelaR
11 de Marzo, 2021
Tallerine Energıas Renovables Clase 2: Repaso de circuitos 11 de Marzo, 2021 1 / 38
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Clase de hoy
I Repaso de fundamentos de circuitos electricos
I Actividad practica en Tinkercad (en grupos)
I EVAI Teorico
I Cuestionarios
I Subir informes
I Deberes: realizar la actividad practica y subir el informe
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Contenido1
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia1Basado en repartido Teorico parte 1 - circuitos (disponible en EVA)
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Intensidad de corriente
I Cuanta carga electrica pasa a traves de la seccion transversal de un material, por unidadde tiempo
i = ∆Q/∆T
I En los circuitos se le asigna un sentido (con una flecha)
I Se mide en Ampere: 1A = 1Cs
Figura 1: Andre-Marie Ampere (1775-1836)
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Intensidad de corriente
I Cuanta carga electrica pasa a traves de la seccion transversal de un material, por unidadde tiempo
i = ∆Q/∆T
I En los circuitos se le asigna un sentido (con una flecha)
I Se mide en Ampere: 1A = 1Cs
Figura 1: Andre-Marie Ampere (1775-1836)
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Intensidad de corriente
I Se mide usando un amperımetro
I Si quiero medir la corriente que pasa por el elemento X , coloco un amperımetro en seriecon X
Xi
A
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Voltaje
I Voltaje = Diferencia de potencial = Tension
I Se mide entre dos puntos de un circuito
I Esta asociado a la energıa electrica que posee cada carga
V =U
q
I Se mide en Volt : 1V = 1 JC
Figura 2: Alessandro Volta (1745-1827)
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Voltaje
I Voltaje = Diferencia de potencial = Tension
I Se mide entre dos puntos de un circuito
I Esta asociado a la energıa electrica que posee cada carga
V =U
q
I Se mide en Volt : 1V = 1 JC
Figura 2: Alessandro Volta (1745-1827)
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Voltaje
I OJO: La diferencia de potencial tiene polaridad
VAB = VA − VB = −VBA
I Para medir la diferencia de potencial a traves de un elemento X coloco un voltımetro enparalelo a X
A X
+ −VAB
B
V
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Clasificacion de materiales
(segun sus propiedades de conduccion)
I Conductores: poca resistencia al pasaje de corriente
I Aislantes: gran resistencia al pasaje de corriente
I Semiconductores: ni muy muy ni tan tan
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Ley de Ohm
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Ley de Ohm
I Materiales “ohmicos” presentan una relacion lineal entre tension y corriente
I Cuanto mayor es la tension aplicada, mayor es la corriente que pasa por el elemento
V = Ri
Ri
+ −V
Figura 3: George Ohm (1789-1854)
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Ley de Ohm
I Materiales “ohmicos” presentan una relacion lineal entre tension y corriente
I Cuanto mayor es la tension aplicada, mayor es la corriente que pasa por el elemento
V = Ri
I R: resistencia. Se mide en Ohms 1Ω = 1VA
Figura 3: George Ohm (1789-1854)
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Ley de Ohm
I Materiales “ohmicos” presentan una relacion lineal entre tension y corriente
I Cuanto mayor es la tension aplicada, mayor es la corriente que pasa por el elemento
V = Ri
Figura 3: George Ohm (1789-1854)
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Ley de Ohm
I OJO con la polaridad:
I V = Ri con la corriente i entrando por el + de V
Ri
+ −V
A B
I ¿y si mido V al reves?
Ri
− +V
A B
V = −Ri
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Ley de Ohm
I OJO con la polaridad:
I V = Ri con la corriente i entrando por el + de V
Ri
+ −V
A B
I ¿y si mido V al reves?
Ri
− +V
A B
V = −Ri
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Ley de Ohm
I OJO con la polaridad:
I V = Ri con la corriente i entrando por el + de V
Ri
+ −V
A B
I ¿y si mido V al reves?
Ri
− +V
A B
V = −Ri
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Ley de Ohm
Figura 4: Ley de Ohm
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Resistencias
I Circuitos con varias resistencias −→ util usar equivalentes
I Informalmente: dos circuitos son equivalentes si presentan la misma caracterısticatension-corriente
i
R1
R2
R4
R3
+
−
V
A
B
i
Req
+
−
V
A
B
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Resistencias
I Circuitos con varias resistencias −→ util usar equivalentes
I Informalmente: dos circuitos son equivalentes si presentan la misma caracterısticatension-corriente
i
R1
R2
R4
R3
+
−
V
A
B
i
Req
+
−
V
A
B
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![Page 26: Clase 2: Circuitos](https://reader030.vdocumento.com/reader030/viewer/2022012502/617b78aa6f7456701f7ed15d/html5/thumbnails/26.jpg)
Resistencias
I Circuitos con varias resistencias −→ util usar equivalentes
I Informalmente: dos circuitos son equivalentes si presentan la misma caracterısticatension-corriente
i
R1
R2
R4
R3
+
−
V
A
B
i
Req
+
−
V
A
B
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![Page 27: Clase 2: Circuitos](https://reader030.vdocumento.com/reader030/viewer/2022012502/617b78aa6f7456701f7ed15d/html5/thumbnails/27.jpg)
Resistencias
I Serie: dos elementos estan en serie si por ellos circula la misma corriente
R1 R2
'Rs
Rs = R1 + R2 + . . .
I Combinando en serie consigo una resistencia mayor o igual a cada una de ellas.
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Resistencias
I Serie: dos elementos estan en serie si por ellos circula la misma corriente
R1 R2
'Rs
Rs = R1 + R2 + . . .
I Combinando en serie consigo una resistencia mayor o igual a cada una de ellas.
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Pregunta
4,7kΩ 4,7MΩ
¿Cuanto vale (aprox.) la resistencia serie equivalente?
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Resistencias
I Paralelo: dos elementos estan en paralelo si comparten la misma tension
R1
R2
'Rp
1
Rp=
1
R1+
1
R2+ . . .
I Combinando en paralelo consigo un equivalente menor o igual a cada resistencia
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Resistencias
I Paralelo: dos elementos estan en paralelo si comparten la misma tension
R1
R2
'Rp
1
Rp=
1
R1+
1
R2+ . . .
I Combinando en paralelo consigo un equivalente menor o igual a cada resistencia
Tallerine Energıas Renovables Clase 2: Repaso de circuitos 11 de Marzo, 2021 21 / 38
![Page 32: Clase 2: Circuitos](https://reader030.vdocumento.com/reader030/viewer/2022012502/617b78aa6f7456701f7ed15d/html5/thumbnails/32.jpg)
Pregunta
10kΩ
47MΩ
¿Cuanto vale el paralelo?
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Pregunta
¿La fuente y la resistencia estan en serie o en paralelo?
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Resistencias
Tallerine Energıas Renovables Clase 2: Repaso de circuitos 11 de Marzo, 2021 24 / 38
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Diodo
i
+ −v
A K
I Dispositivo semiconductor
I Dos terminales: A: anodo, K : catodo
I Permite la circulacion de corriente en un solo sentido (¡el de la flecha!)
I Caracterıstica no lineal entre tension y corriente
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Ejemplo
i
R+
−E
I El diodo deja circular la corriente y i ≈ ER
R
+−v
+
−E
I i = 0. Observar que v = −E
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Ejemplo
i
R+
−E
I El diodo deja circular la corriente y i ≈ ER
R
+−v
+
−E
I i = 0. Observar que v = −E
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Ejemplo
i
R+
−E
I El diodo deja circular la corriente y i ≈ ER
R
+−v
+
−E
I i = 0. Observar que v = −E
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Ejemplo
i
R+
−E
I El diodo deja circular la corriente y i ≈ ER
R
+−v
+
−E
I i = 0. Observar que v = −E
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Diodo ideal
i
+ −v
v
i
I Deja pasar i en el sentido de la flecha manteniendo v = 0I Cuando i > 0 el diodo esta en conduccion o en directoI Cuando v < 0 el diodo esta cortado o en inverso
Estado Asumo Verifico
ON v = 0 i ≥ 0OFF i = 0 v ≤ 0
Cuadro 1: Operacion del diodo ideal
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Diodo ideal
i
+ −vv
i
I Deja pasar i en el sentido de la flecha manteniendo v = 0I Cuando i > 0 el diodo esta en conduccion o en directoI Cuando v < 0 el diodo esta cortado o en inverso
Estado Asumo Verifico
ON v = 0 i ≥ 0OFF i = 0 v ≤ 0
Cuadro 1: Operacion del diodo ideal
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Diodo ideal
i
+ −vv
i
I Deja pasar i en el sentido de la flecha manteniendo v = 0I Cuando i > 0 el diodo esta en conduccion o en directoI Cuando v < 0 el diodo esta cortado o en inverso
Estado Asumo Verifico
ON v = 0 i ≥ 0OFF i = 0 v ≤ 0
Cuadro 1: Operacion del diodo ideal
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Diodo un poco menos ideal
I El diodo ideal no existe
I Modelo un poco mas realista: En conduccion el diodo presenta una caıda Vγ ' 0,7V
I Existen otros modelos
v
i
Tallerine Energıas Renovables Clase 2: Repaso de circuitos 11 de Marzo, 2021 29 / 38
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Rectificador de media onda
V
i
R
+
−
Vo
t
V (t)
t
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Rectificador de media onda
V
i
R
+
−
Vo
t
V (t)
t
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Rectificador de media onda
V
i
R
+
−
Vo
t
V (t)
t
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Diodo
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Leyes de Kirchhoff
Figura 5: Gustav Kirchhoff (1824-1887)
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Leyes de Kirchhoff
I Ley de nodos: “La suma de las corrientes entrantes a un nodo es igual a la suma de lascorrientes salientes”
i1
i2
i3
i4
i5
i1 + i2 + i3 = i4 + i5
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Leyes de Kirchhoff
I Ley de mallas: La suma de las diferencias de potencial a lo largo de cualquier caminocerrado (o malla) del circuito da cero”
R
+ −vR+ −
vX
L
+
−
vLC
+
−
vC
+
−vD
+
−
vQ
+
−
E
I ¿Como recorrer una malla?I Elegir un sentidoI Marcar polaridades de los elementosI Si voy de − a + la diferencia de potencial es positiva
I Ej.: +E − vR − vC = 0
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Leyes de Kirchhoff
I Ley de mallas: La suma de las diferencias de potencial a lo largo de cualquier caminocerrado (o malla) del circuito da cero”
R
+ −vR+ −
vX
L
+
−
vLC
+
−
vC
+
−vD
+
−
vQ
+
−
E
I ¿Como recorrer una malla?I Elegir un sentidoI Marcar polaridades de los elementosI Si voy de − a + la diferencia de potencial es positiva
I Ej.: +E − vR − vC = 0
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Leyes de Kirchhoff
I Ley de mallas: La suma de las diferencias de potencial a lo largo de cualquier caminocerrado (o malla) del circuito da cero”
R
+ −vR+ −
vX
L
+
−
vLC
+
−
vC
+
−vD
+
−
vQ
+
−
E
I ¿Como recorrer una malla?I Elegir un sentidoI Marcar polaridades de los elementosI Si voy de − a + la diferencia de potencial es positiva
I Ej.: +E − vR − vC = 0
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Leyes de Kirchhoff
I Ley de mallas: La suma de las diferencias de potencial a lo largo de cualquier caminocerrado (o malla) del circuito da cero”
R
+ −vR+ −
vX
L
+
−
vLC
+
−
vC
+
−vD
+
−
vQ
+
−
E
I ¿Como recorrer una malla?I Elegir un sentidoI Marcar polaridades de los elementosI Si voy de − a + la diferencia de potencial es positivaI Ej.: +E − vR − vC = 0
Tallerine Energıas Renovables Clase 2: Repaso de circuitos 11 de Marzo, 2021 34 / 38
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Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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![Page 57: Clase 2: Circuitos](https://reader030.vdocumento.com/reader030/viewer/2022012502/617b78aa6f7456701f7ed15d/html5/thumbnails/57.jpg)
Circuitos
I Un circuito es un conjunto de componentes electricos interconectados medianteconductores
I Cada componente esta sometido a un voltaje y una corriente determinada
I “Resolver” un circuito: hallar todas las tensiones y corrientes involucradas
I ¿Como?I Leyes de KirchoffI Ley para cada elemento (p. ej. Ley de Ohm si es ohmico)
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![Page 58: Clase 2: Circuitos](https://reader030.vdocumento.com/reader030/viewer/2022012502/617b78aa6f7456701f7ed15d/html5/thumbnails/58.jpg)
Chapter Outline
1. Intensidad de corriente
2. Voltaje
3. Clasificacion de materiales
4. Ley de Ohm
5. ResistenciasEquivalentes
6. DiodoDiodo idealDiodo un poco menos ideal
7. Leyes de KirchhoffNodosMallas
8. Circuitos
9. Potencia
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Potencia
I Para cualquier componente definimos
P = Vi
I Se mide en Watts: 1W = 1VA = 1Js
I OJO: Corriente entrando por el + de V
i
R
+
−
V
I Para resistencias:
P = Ri2 =V 2
R
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