tema 1 circuitos, Apuntes de Química Industrial

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FUNDAMENTOS DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA

LECCIÓN 1. INTRODUCCIÓN A LOS

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

2º I.T. INDUSTRIAL –QUÍMICA INDUSTRIAL-

CURSO 2006/

LECCIÓN 1. INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

1.1. Diferencia de potencial

1.2. Corriente eléctrica

1.3. Definición de circuito

1.4. Tipología de circuitos

1.5. Dipolos

1.6. Potencia eléctrica

1.7. Energía eléctrica

1.8. Elementos ideales pasivos de los circuitos eléctricos

1.8.1. Resistencia ideal

1.8.2. Bobina ideal

1.8.3. Condensador ideal

BIBLIOGRAFÍA:

[1]. Parra, V. M.; Pérez, A.; Pastor, A.; Ortega, J. “Teoría de Circuitos” (Tomo I). UNED, 1981

Nomenclatura de tensión e intensidad Tanto la tensión como la intensidad son funciones del tiempo. Así, cuando se hace esta representación {i,u}, realmente representamos {i(t),u(t)}. LETRA MINÚSCULA = MAGNITUD FUNCIÓN DEL TIEMPO Si representamos con letra mayúscula los valores son valores constantes. LETRA MAYÚSCULA = VALOR CONSTANTE MAGNITUD

1.3. Definición de circuito

Conjunto de elementos en donde existe la posibilidad de que se origine una corriente. Están destinados a la distribución y a la transformación recíproca de la energía eléctrica y de otra clase de energía. Sus elementos se definen en función de un conjunto de magnitudes eléctricas. Ejemplos :

Tipología de circuitos eléctricos

9 1ª Clasificación (en función de la excitación) o Circuitos excitados con corriente continua (CC) La fuente de excitación es invariante en el tiempo. o Circuitos con corriente alterna senoidal (CA) La fuente de excitación es senoidal, siendo A (amplitud) y f (frecuencia) constantes.

9 2ª Clasificación (en función de los elementos que los constituyen) o Circuitos lineales (contiene resistencias, bobinas y condensadores). Comportamiento caracterizado mediante EDL (Ecuación diferencial lineal) o Circuitos cuasilineales (puede contener diodos, transistores,…). Contienen uno o más elementos no lineales, pero que al menos en un margen de su funcionamiento pueden considerarse lineales. o Circuitos no lineales (puede contener diodos, transistores,…). No pueden establecerse en ellos la hipótesis de linealidad, dentro de un margen de aproximación permisible.

1.5. Dipolos Es un circuito eléctrico que presenta dos terminales accesibles, A y B Representación gráfica de un dipolo:

1.6. – 1.7. Potencia y energía eléctrica Tomando las referencias de la figura anterior, la potencia entrante viene definida por la expresión:

Si p(t) > 0 ⇒ Entra potencia al dipolo (D); si p(t) < 0 ⇒ Sale potencia al dipolo (D)

i(t) intensidad

u(t) tensión

p(t) potenciaeléctrica p(t) u(t) i(t)

9 Potencia y energía:

2 2 2 2

G 1 u R p^ ui^ Ri^ R Gu u u Ri w pdt (^) Rdt p dw dt

⎬ =^ =^ =^ = ⎪

= ⎪^ ⎪⎪ = =

∫ ∫

1.8.2. BOBINA

9 Elemento físico que almacena energía en forma de campo magnético. 9 Representación gráfica (criterio de signos):

9 Ecuación característica: u = L didt (ley de Lenz), donde L es el coeficiente de autoinducción.

2

: coeficiente en función del material del núcleo de la bobina L N Sdonde N: número de espiras de la bobina L S: sección del núcleo de la bobina L: longitud del núcleo de la bobina

9 Unidad de medida: henrio (H). 9 Potencia y energía:

( )

t 2 2 2

u L di di dt p^ Lidt di 1 1 p ui w=^ pdt^ Li^ dt dt^2 L i (t)-i (-^ )^2 Li (t)^0 p dw dt

∞

= ⎪^ ⎪⎪ =^ =^ ∞^ =^ ≥

∫ ∫

El valor de la energía en una bobina en un instante sólo depende del valor de la corriente que circula a través de ella en ese instante.

L

u ( t )

i ( t )

1.8.3. CONDENSADOR

9 Elemento físico formado por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico, siendo la tensión en sus bornes proporcional a la carga almacenada:

u C = q, donde C es la capacidad del condensador (F), q la carga en culombios, y u la tensión en voltios. 9 Representación gráfica (criterio de signos):

9 Ecuación característica: i = C du dt dq^ C du q Cu i dq^ dt^ dt dt

9 La unidad de medida es el faradio (F). 9 Potencia y energía:

i C du du dt p^ C dt du p iu w pdt Cu (^) dtdt p dw dt

u

= ⎪^ ⎪⎪ = =

∫ ∫

El valor de la energía almacenada en un condensador para un instante de tiempo, solo depende del valor de su tensión en ese instante. (^1) C u (t)-u (- (^2 2) ) 1 Cu (t) (^2 ) w = 2 ⎡⎣ ∞ ⎤⎦= 2 ≥

Como q 1 q 2 1 q^2 C = (^) u → w = (^) 2 u u =2 C La energía absorbida por condensador es almacenada en el campo eléctrico existente entre sus armaduras. El condensador puede ceder energía, a costa de la absorbida previamente. La descarga del condensador a través de una resistencia es un ejemplo de ello.

u ( t )

i ( t )

C