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Definiciones y Parametros de Circuitos y mas
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DEFINICIONES Y PARÁMETROS DE CIRCUITOS
JOSEPH A. EDMINISTER
Jorge Salgado Sagredo
SISTEMA DE UNIDADES
Unidades mecánicas
El sistema racional MKS se usa en Ingeniería Eléctrica.
En este sistema las unidades mecánicas fundamentales son:
• El metro (m)
• El Kilógramo (kg)
• El segundo (s)
La fuerza es una magnitud derivada, y su unidad es el newton.
Un newton es una fuerza no balanceada que producirá
una aceleración de 1 m/s² a una masa de 1 kg.
3
•
DIFERENCIA DE POTENCIAL
La diferencia de potencial v entre dos puntos se mide por el
trabajo requerido para transferir una carga unitaria desde un
punto al otro.
El volt es la diferencia de potencial entre dos puntos, cuando se
requiere 1 joule de trabajo para transferir 1 coulomb de carga desde
un punto al otro: 1 volt = 1 joule/coulomb
Un agente, como una batería o generador, tiene una fuerza electromotriz
(fem), si ejerce un trabajo sobre una carga que se mueve a través de la
batería recibiendo energía eléctrica a medida que se mueve desde el lado
de menor potencial al de mayor potencial.
La fem, es medida como la diferencia de potencial entre los
terminales, cuando el generador no está suministrando corriente.
•
Potencia p
La potencia eléctrica , p, es el producto del voltaje aplicado v, por la
corriente i:
p (watts) = v (volts) x i (amperes)
La corriente positiva, por definición, está en la dirección de la flecha
sobre la fuente de voltaje; la corriente abandona la fuente por el terminal
positivo, tal como se muestra en la fig. 1-2.
Cuando p tiene un valor positivo, la fuente transfiere energía al circuito.
•
•
RESISTOR, INDUCTOR Y CAPACITOR
Cuando se aplica energía eléctrica a un elemento de circuito, éste responderá de una o más de las siguientes formas:
• Si la energía es consumida, entonces el elemento es un resistor puro.
• Si la energía es almacenada en forma de un campo magnético, entonces el elemento es un inductor puro.
• Si la energía es almacenada en forma de campo eléctrico, el elemento es un capacitor puro.
Un elemento práctico de un circuito puede exhibir más de un
comportamiento mostrado anteriormente, y quizás los tres al
mismo tiempo, pero con uno predominante.
RESISTENCIA R
La diferencia de potencial v(t), a través de los terminales de una
resistencia pura, es directamente proporcional a la corriente i(t)
circulante.
•
LEYES DE KIRCHHOFF
I. “La suma de todas las corrientes que entran a un punto o
juntura, es igual a la suma de todas las corrientes que
abandonan el punto”.
Fig. 1-6
II. “La suma de los potenciales aplicados es igual a la suma de
las caídas de potencial en el circuito”.
En otras palabras, la suma algebraica de las diferencias de potenciales
alrededor de un lazo cerrado es cero.
Con más de una fuente, cuando las direcciones no coinciden, el
voltaje de la fuente se toma como positivo, si está en la dirección
de la corriente.
Fig. 1-7
PROBLEMAS RESUELTOS
PROBLEMA 1
En el circuito 1-11 actúan dos fuentes
de voltaje constante, con la polaridad
mostrada. ¿Qué potencia proporciona
cada fuente? Solución:
La suma de los potenciales aplicados, es
Igual a la suma de las caídas de potenciales
en el circuito:
20 – 50 = I(1) + I(2) I = - 10 amp
La potencia proporcionada por VA = VA . I = 20(-10) = - 200 watts (carga)
La potencia proporcionada por VB = VB . I = -50(-10) = 500 watts (fuente) !!!!!!!
•
La fig. 1-12 (b) muestra la
señal de voltaje aplicada,
la corriente instantánea y la
forma de la potencia instantánea.
Continuación…..
PROBLEMA 3.
La función corriente mostrada en la fig. 1-13, es una onda cuadrada
repetitiva (periódica). Con esta corriente, en un circuito resistivo de
10Ω, graficar el voltaje v(t) y la potencia p(t).
a) Ya v(t) = R i(t) , el voltaje
tendrá la forma de la corriente, con
un valor máximo de 50 volts, como
se indica en el gráfico.
b) La potencia p=vi, será el
producto
(punto a punto) entre el potencial y
la corriente, con un valor máximo
de 250 watts, tal como se muestra
en el gráfico adjunto.
•
(hay un signo menos extra)
•
La fig. 1-21 muestra la potencia instantánea p(t) y la función energía w(t) en el
inductor.
Cuando p(t) es positiva el flujo de energía es hacia la carga, y la energía
almacenada se incrementa.
Cuando la potencia p(t) es negativa, la energía se devuelve desde el campo
magnético del inductor a la fuente.
La potencia promedio es cero, y no existe transferencia neta de energía.
Un inductor puro no consume energía.
•
•
TAREA
Dado el siguiente circuito, y por el cual circula la corriente, dada gráficamente,
se pide calcular el voltaje en cada elemento y graficar las formas de ondas en
la misma escala. También graficar q(t), la carga del condensador.
FIN DE LA UNIDAD
JSS_DIE_UdeC
Abril-2015
