Análisis de circuitos de CD

Introducción.
En este texto, vamos a centramos en circuitos compuestos únicamente de fuentes, resistencias y bobinas o condensadores (pero no las dos cosas). Con el fin de abreviar, dichas configuraciones se denominan circuitos RL (circuitos con resistencias y bobinas) y circuitos RC (circuitos con resistencias y condensadores).

Dividiremos nuestro análisis de los circuitos RL y Re en tres fases. En la primera fase, consideraremos las corrientes y tensiones que surgen cuando la energía almacenada en una bobina o condensador se libera súbitamente hacia una red resistiva. Esto sucede cuando la bobina o condensador se desconecta abruptamente de su fuente continua. De este modo, podemos reducir el circuito a una de las dos formas equivalentes mostradas en la Figura.
[pic 1]

Las corrientes y tensiones que se producen en este tipo de configuración se denominan respuesta natural del circuito, para hacer hincapié en que es la naturaleza del propio circuito, no las fuentes externas de excitación, lo que determina su comportamiento.  En la segunda fase de nuestro análisis, consideraremos las corrientes y tensiones que se producen cuando una bobina o condensador adquieren energía debido a la aplicación súbita de una fuente continua de corriente o de tensión. Este tipo de respuesta se denomina respuesta al escalón. El proceso para determinar tanto la respuesta natural como la respuesta al escalón es el mismo; por tanto, en la tercera fase de nuestro análisis, desarrollaremos un método general que puede utilizarse para determinar la respuesta de los circuitos RL y RC a cualquier cambio abrupto en una fuente continua de corriente o de tensión.

La Figura a continuación,  muestra las cuatro posibilidades de configuración general de los circuitos RL y RC Observe que, cuando no hay ninguna fuente independiente en el circuito, la tensión de Thévenin y la corriente de Norton son cero y el circuito se reduce a uno de los mostrados en la figura anterior; es decir, tenemos un problema de determinación de la respuesta natural del circuito. Los circuitos RL y RC también se conocen con el nombre de circuitos de primer orden, porque sus tensiones y corrientes vienen descritas por ecuaciones diferenciales de primer orden. Independientemente de lo complejo que un circuito pueda parecer, si puede reducirse a un equivalente de Thévenin o de Norton conectado a los terminales de una bobina o condensador equivalente, se tratará de un circuito de primer orden. (Observe que, si hay múltiples bobinas o condensadores en el circuito original, deben estar interconectados de tal manera que puedan ser sustituidos por un único elemento equivalente).[pic 2]

Respuesta natural de un circuito RL.

La mejor forma de describir la respuesta natural de un circuito RL consiste en referirse al circuito mostrado en la Figura 7.3. Suponemos que la fuente de corriente independiente genera una corriente constante de 15 A Y que el conmutador ha estado en la posición de cerrado durante un largo período de tiempo. Definiremos con más precisión la frase un largo período de tiempo más adelante, dentro de esta misma sección. Por el momento, lo que queremos decir es que todas las corrientes y tensiones han tenido el tiempo suficiente como para alcanzar un valor constante. De este modo, sólo pueden existir corrientes constantes (o cc) en el circuito justo antes de abrir el conmutador, por lo que la bobina aparece como un cortocircuito (Ldi/dl = O) justo antes de liberarse la energía almacenada. 

...