Circuitos
Circuitos
Un circuito es el conjunto de elementos
que permiten el establecimiento de una corriente eléctrica. En general, se
pueden encontrar los siguientes cinco tipos de elementos (que más adelante se
verán en detalle):
- Generador, encargado de dar energía a
las cargas eléctricas
- Receptor, que transforma la energía
eléctrica en otro tipo de energía, como calor, luz,...
- Conductores, que constituyen los caminos
de ida y de vuelta de los electrones. Suelen ser cables, pero hay otras
opciones
- Elementos
de control, que
bloquean o dirigen el paso de la corriente
- Elementos
de protección, para
evitar que las instalaciones, aparatos y personas sufran daños.
Un circuito es el conjunto de elementos
que permiten el establecimiento de una corriente eléctrica. En general, se
pueden encontrar los siguientes cinco tipos de elementos (que más adelante se
verán en detalle):
Un circuito es una red eléctrica (interconexión
de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, Condensador, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los
circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores,
condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de
transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar
su comportamiento en corriente directa o
en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es
denominado un circuito electrónico. Estas redes
son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis
mucho más complejos.
Sumario
[ocultar]
·
1 Partes
Partes
·
Componente: Un dispositivo con dos o más terminales que puede fluir
carga dentro de él. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y
fuentes.
·
Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores
distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nodo
puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial
o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
·
Rama: Conjunto de todos los
elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la
figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y
DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
·
Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a
su vez forman un lazo.
·
Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de
energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes,
una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
·
Conductor: Comúnmente llamado
cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los
elementos para formar el circuito.
Leyes fundamentales
Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito
eléctrico. Estas son:
·
Leyes de Kirchhoff:
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario
aplicar otras dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las
distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav
Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff. La primera, la ley
de los nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a través del cual
fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo
es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la
ley de las mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y
siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta
de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los
productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a
través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de
Ohm.
·
Ley de Ohm: La
corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La
ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm. Según la misma, la cantidad
de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es
directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e
inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele
expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en
amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La
ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente
continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de
circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales
que incluyen inductancias y capacitancias. Cuando en un circuito hay dos o más
resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de
dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de
la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula: Req =
1/{(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)...+(1/Rn)}
En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo
las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de
manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un
único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se
encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos
resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las
resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en
paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las
resistencias implicadas. En los circuitos de CA, o circuitos de corrientes
variables, deben considerarse otros componentes del circuito además de la
resistencia.
·
Teorema de Norton:
Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una
resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una
resistencia.
·
Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de
corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de
tensión en serie con una resistencia.
·
Teorema de Superposición:Consiste en conocer la influencia de una de las fuentes
- estimulo del circuito en una tensión o corriente - respuesta en otra parte
del circuito.
Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y
reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas
leyes o teoremas se producirán un sistema de ecuaciones lineales que pueden ser resueltas manualmente o por computadora.
Análisis del circuito
Consiste en determinar las tensiones y corrientes (respuestas)
dadas la configuración del circuito, los valores de todos sus elementos y las
tensiones y/o corrientes de las fuentes (estímulos) que actúan en el circuito,
es decir, hallar las respuestas del circuito a los estímulos aplicados. Un
procedimiento muy útil en el análisis de circuitos es simplificar el circuito
al reducir su número de componentes. Esto se puede hacer al reemplazar los
componentes actuales con otros componentes mucho más sencillos y que produzcan
el mismo efecto. Una técnica particular podría reducir directamente el número
de componentes, por ejemplo al combinar las resistencias en serie. Por otro
lado, se podría simplemente cambiar la forma en que está conectado un
componente para posteriormente reducir el circuito de una manera más fácil. Por
ejemplo, Se podría transformar una fuente de tensión por una fuente de
corriente usando el teorema de Norton para que después se pueda combinar la
resistencia interna de la fuente con las resistencias en paralelo de un
circuito. En muchas oportunidades resulta cómodo utilizar un recurso denominado
“divisor de tensión” el cual puede obtenerse suponiendo que necesitamos conocer
la tensión en cualquiera de los resistores de la asociación serie ó el “divisor
de corriente” suponiendo que necesitamos conocer la corriente en cualquiera de
los resistores asociados en paralelo. Para resolver el problema de análisis de
circuito existen diversos métodos, todos ellos basados en las leyes de
Kirchhoff. Estas leyes constituyen el cimiento fundamental sobre el cual se
construye la teoría de redes y permiten describir las relaciones entre las
corrientes y las tensiones en un circuito de cualquier complejidad, formado por
elementos lineales y no lineales, en cualquier estado y con fuentes de
cualquier forma de onda.
Métodos
·
El Método de las Corrientes de Malla (MCM), este consiste en la
introducción de incógnitas intermedias en forma de corrientes ficticias que
supuestamente circulan por las mallas escogidas previamente. Las mallas se
seleccionan de manera tal que cada una de ellas contenga al menos una rama no
incluida en las restantes mallas y procurando que todas las ramas del circuito
estén comprendidas en la selección de mallas
·
El Método de las Tensiones de Nodo (MTN) llamado también Método
Nodal, al igual que el MCM puede aplicarse en esquemas de circuitos lineales de
cualquier configuración. Consiste en aprovechar el hecho de que conociendo la
tensión de todos los nodos respecto a una referencia común, es factible,
aplicando las leyes de Kirchhoff o la Ley de Ohm en sus formas más elementales,
determinar las corrientes por todas las ramas del circuito.
Elegir el método o teorema adecuado necesita de un poco de
experiencia. Si el circuito es muy sencillo y solo se necesita calcular una
tensión o una corriente entonces aplicando alguno de los dos métodos de redes
simples podría resolverlo sin requerir a métodos más complicados. En todos los
casos es necesario tener unos conocimientos matemáticos básicos en geometría,
resolución de sistemas de ecuaciones lineales, aritmética de números complejos
y cálculo diferencial e integral. También es importante conocer los conceptos
eléctricos de carga, potencial, campo electromagnético, corriente, energía y
potencia.
Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente directa, en corriente alterna y transitoria.
Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias, fuentes de voltaje y corriente. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente directa (corriente continua), se denomina circuito de corriente directa (o continua).
Un circuito que tiene componentes electrónicos se denomina circuito electrónico. Generalmente, estas redes son no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.
Circuitos
Reviewed by Luis Banegas
on
9:10
Rating:
Reviewed by Luis Banegas
on
9:10
Rating:
No hay comentarios: