Leyes básicas de circuitos eléctricos, Diapositivas de Análisis de Circuitos Eléctricos

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ANÁLISIS DE CIRCUITOS

ELÉCTRICOS (I73N)

Carrera Profesional de Ingeniería Mecánica

SESIÓN 02 Magnitudes y Leyes Básicas de Circuitos Eléctricos

M.Sc. Ing. Hugo Angel Barreda de la Cruz

1. INTRODUCCIÓN

2. LOGRO DE APRENDIZAJE

Al final de la sesión el estudiante reconoce las magnitudes de tensión, corriente,

resistencia, leyes de Ohm y Leyes de Kirchhoff de los circuitos eléctricos.

Es un sistema básico de la electricidad mediante el cual aprendemos una

serie de conceptos y sus correspondientes aplicaciones.

Conjunto de elementos conductores que forman un camino cerrado por el

cual circula una corriente eléctrica.

3. CIRCUITO ELÉCTRICO En la siguiente figura se muestra un circuito eléctrico. Nótese la tensión eléctrica (U ó V) y la corriente eléctrica (I) que circula a través de un conductor de resistencia R.

• Fuente de Tensión.- Se transforma la energía en energía eléctrica obteniéndose una tensión eléctrica.
• Conductores.- Permiten el transporte de la energía desde la fuente hasta la carga, así como también se caracterizan por tener una resistencia interna.
• Carga o receptor.- Se transforma la energía eléctrica en la forma de energía deseada (calorífica, mecánica, etc.) por lo tanto, la carga es un convertidor eléctrico o equipo eléctrico. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO En la figura se muestran los elementos de un circuito eléctrico, adicionalmente se puede apreciar un “interruptor” el cual trabajar como elemento de maniobra y protección.

Variación de la intensidad de la corriente en función de la tensión con una resistencia constante. LEY DE OHM: COMPROBACIÓN Manteniendo constante la resistencia R= 20 Ω se va variando la tensión desde V= 0 Volts hasta V= 10 Volts, obteniéndose los siguientes resultados: Se observa que cuando la tensión aumenta, la corrientes también aumenta, es decir, son directamente proporcionales.

Manteniendo constante la Tensión en V= 12 Volts se va variando la resistencia

desde R= 10 Ω hasta R= 50 Ω, obteniéndose los siguientes resultados.

LEY DE OHM: RELACIONES Se observa que cuando la Resistencia aumenta, la corriente disminuye, es decir, son inversamente proporcionales.

En el circuito en serie cada carga tiene una parte de la tensión nominal total. La tensión total es igual a la suma de las diferentes tensiones en serie: CONEXIÓN DE RESISTENCIAS: TENSIONES EN LA CONEXIÓN SERIE 𝐔 = 𝑼𝟏 + 𝑼𝟐 + 𝑼𝟑 Segunda Ley de Kirchhoff: “En una malla (circuito cerrado) la tensión que entrega la fuente es igual a la suma de las caídas de tensión de cada una de las cargas”

La resistencia total de un circuito se llama también resistencia equivalente y

en los cálculos puede sustituir a las resistencias y parciales. Si la tensión es

constante, la resistencia equivalente consume tanta corriente como las

resistencias parciales montadas en serie.

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS: RESISTENCIA EQUIVALENTE Por lo tanto, en un montaje en serie la resistencia total es igual a la suma de las resistencias parciales.

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS: PARALELO – RESISTENCIA EQUIVALENTE El circuito anterior se puede reemplazar por: 𝑹𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝑽 𝑰 = 𝟑𝟎 𝑽 𝟓. 𝟓 𝑨 𝑹𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝟓. 𝟒𝟓 𝛀 Primera Ley de Kirchhoff: “La suma de las corrientes que ingresan a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen de él” Comparando este valor con los valores de las resistencias parciales concluimos que: La Resistencia Equivalente de la conexión en paralelo es menor que cualquiera de sus componentes.

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS: PARALELO – RESISTENCIA EQUIVALENTE En una conexión en paralelo el inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma de las inversas de las diferentes resistencias. Si se trata de sólo dos resistencias conectadas en paralelo, podemos calcular la resistencia equivalente de un modo más sencillo: Del circuito en paralelo, aplicando la primera ley de Kirchhoff se establece que: 𝑰 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 𝑽 𝑹𝑬𝑸

𝟏 𝑹𝑬𝑸 = 𝟏 𝑹𝟏

𝟏 𝑹𝟐 ⇒ 𝟏 𝑹𝑬𝑸 = 𝑹𝟐 + 𝑹𝟏 𝑹𝟐 × 𝑹𝟏 𝑹𝑬𝑸 = 𝑹𝟐 × 𝑹𝟏 𝑹𝟐 + 𝑹𝟏

Calcular el valor de resistencia total del circuito visto desde los terminales A y B.

Encuentre la resistencia total RT indicada que presenta el circuito mostrado cuando:

• a y b están en circuito abierto; use reducción serie-paralelo.
• a y b están en corto circuito; use reducción serie-paralelo.