Análisis de Circuitos: Teoremas, Transitorios y Frecuencia, Diapositivas de Análisis de Circuitos Eléctricos

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Fundamentos de Circuitos

Electrónicos

Alejandro Díaz Sánchez

1. Elementos básicos y leyes

fundamentales

Fuentes independientes

Resistor

Capacitor

Inductor

Fuentes controladas.

2. Leyes de Kirchhoff

Nodos, Ramas y lazos

Circuitos serie y paralelo

Equivalente de Thevenin

Equivalente de Norton

Conexiones delta y estrella

Análisis de nodos

Análisis de mallas

3. Teoremas fundamentales

Máxima transferencia de potencia

Teorema superposición.

Teorema de Thevenin

Teorema de Norton

Superposición

Teorema de Tellegen

Redes simétricas

Temario

Antecedentes:

Algebra lineal.

Transformada de

Laplace.

Ecuaciones

diferenciales.

Temario

Texto:_Fundamentos_de Circuitos

Eléctricos

Charles_Alexander,_Matthew_Sadiku

Tercera edición

Editorial Mc Graw-Hill

Temario

Evaluación:

4 exámenes parciales:

29 de Mayo

12 de Junio

26 de Junio

10 de Junio

2 opciones:

En clase, 1 hora de exámen

Por la tarde, 2 horas de

exámen

Formación de exámen:

Ocupado-vacío-ocupado-

vacío-…

Evaluación

Etimologías

La palabra eléctrico se deriva del griego elektron, el cual

viene de la palabra electrum: ámbar.

En tiempos antiguos se descubrió que cuando se frota el

ámbar atrae plumas, hojas secas, etc.

Esto es debido a que el ámbar queda cargado, como se

descubrió mucho más tarde.

Estas son las raíces de nuestro tema.

Prueba de Intuición

Decidimos meter un pedazo de alambre en una toma de corriente

cercana para calentar la habitación.

Tenemos la opción de utilizar diferentes cables de diferente espesor.

Suponga que la resistencia es inversamente proporcional con el

diámetro del alambre, es decir, R

wire

= constante / diámetro.

Asumiendo nuestro alambre no se derrite, y queremos maximizar la

cantidad de calor generado, el alambre debemos elegir es:

A. El más delgado. B. El más grueso. C. Alguno entre éstos.

El Universo

El universo esta formado de átomos compuestos de éstas cargas:

Cargas negativas (electrones) orbitando un núcleo cargado

positivamente en orbitas discretas (i.e. quantum).

De acuerdo a la Ley de Coulomb, las cargas eléctricas ejercen

fuerzas en otras cargas eléctricas, de la forma:

Materia

Los átomos se aglomeran en sólidos, líquidos y gases.

Por lo general, la mayoría de los objetos en el mundo son de carga neutra

Excepciones: las nubes en una tormenta, la gente en las alfombras en

tiempo seco, frota el ámbar, placas de un condensador cargado, etc.

Cuando hay un desequilibrio de carga, hay fuerzas involucradas (ley de

Coulomb)

Cargas estáticas.

Corriente a través de un alambre

Clasificación de Materiales: Aislantes

Los sólidos en el que todos los electrones están

estrechamente ligados a los átomos son llamados aislantes.

• por ejemplo, el Neón: - la aplicación de un campo eléctrico tenderá a hacer poco, porque es

difícil para un electrón se mueva a las orbitas de valencia vecinas.

Abstracción

Aunque una formulación detallada desde el punto de vista de la

mecánica cuántica sería la opción más precisa, sería muy difícil

de usar.

Esto pensando que tomar en cuenta a 10

23+

átomos involucrados,

cada uno compuesto por partículas subatómicas cargadas, cada

una con su propio estado individual, es demasiado.

En lugar de esto, los agrupamos en objetos grandes, como una

batería y otras piezas abstractas.

Del mismo modo, trataremos a la corriente como un flujo mayor

de cargas.

Corriente

Corriente Eléctrica es una forma sencilla de medir la cantidad

neta de cargas positivas que circulan a través de un plano, por

unidad de segundo, en una dirección de referencia.

Por conveniencia, la unidad base es 1 Amperio, la cual se define

como1.6x

19

cargas/seg o 1 Coulomb/seg.

Movimiento del electrón

Dirección positiva de la corriente

Los electrones llevan carga negativa

El flujo positivo de la corriente es en la dirección opuesta.

5

iones de hidrógeno cargados positivamente (cada uno

con carga 1.6 × 10

C) pasan el plano perpendicular en el

espacio a la derecha (dirección +x ) cada nanosegundo.

¿Cuál es la corriente hacia la derecha?

Ejemplos de Corriente Eléctrica

La corriente neta de cargas positivas hacia la derecha es:

=

=

=

Corriente Eléctrica

Definición: Razón de flujo de carga en sentido positivo.

Símbolo: I

Unidad: Coulombs por segundo ≡ Amperes (A)

i = dq/dt

donde q = carga (en Coulombs), t = tiempo (en segundos)

Notar: La corriente tiene polaridad.

Se define en forma simple como la cantidad neta de carga por

segundo que pasa a través de un plano perpendicular en la

dirección del flujo.