Plantas De Emergensia
Enviado por moustrito • 21 de Septiembre de 2014 • 9.958 Palabras (40 Páginas) • 250 Visitas
Cap´ıtulo 1
Introduccio´n al an´alisis b´asico de circuitos el´ectricos: Conceptos
1.1. Introducci´on
Un circuito el´ectrico o red el´ectrica es una coleccio´n de elementos el´ectri- cos1 interconectados en alguna forma espec´ıfica.
Generalmente, un circuito el´ectrico ba´sico estara´ sujeto a una entrada o excitacio´n y se producira´ una respuesta o salida a dicha entrada.
1 istema formado por un elemento general (resistencia, capacitor, inductor, fuentes de energ´ıa) con dos terminales.
1
El an´alisis de circuitos es el proceso de determinacio´n de la salida de
un circuito conocida la entrada y el circuito en s´ı. En cambio, el disen~o de circuitos, es obtener un circuito conocida la entrada y la respuesta que debe tener el circuito.
1.2. Carga el´ectrica
La materia esta´ formada por a´tomos. E´ stos a su vez, esta´n formados por part´ıculas elementales: neutrones y protones (en el nu´cleo) y electrones que se mueven en o´rbitas alrededor del nu´cleo. Normalmente, el a´tomo es el´ectricamente neutro y so´lo la presencia mayoritaria de protones (part´ıcula cargada positivamente) o electrones (part´ıcula cargada negativamente) da un cara´cter el´ectrico al mismo.
La interaccio´n entre a´tomos no neutros se manifiesta como una fuerza
denominada fuerza el´ectrica, con una caracter´ıstica de atraccio´n o repulsio´n dependiendo del cara´cter el´ectrico entre cargas: cargas de igual signo se re- pelen y de signo contrario de atraen.
2
Un electro´n tiene una carga negativa de 1,6021
culombio (C ) es el conjunto de cargas de apro ×
10−9C . Es decir, un
te 6,24 1018 elec-
ximadamen
trones. El prot´on tiene el mismo valor de carga que el electro´n pe×ro su signo
es positivo.
El s´ımbolo de la carga sera´ tomado como Q o q , la letra mayu´scula deno- tar´a cargas constantes tales como Q = 4C , y la letra minu´scula indicara´ car- gas variables en el tiempo. En este caso, podemos enfatizar la dependencia temporal escribiendo q(t). De forma general, este criterio de mayu´sculas y minu´sculas se extendera´ al resto de variables empleadas.
1.3. Corriente el´ectrica
El prop´osito primario de un circuito el´ectrico consiste en mover o trans- ferir cargas a lo largo de determinadas trayectorias.
Este movimiento de cargas constituye una corriente el´ectrica. Formal- mente la corriente viene dada por:
3
dq
i =
dt
La unidad ba´sica de la corriente es el amperio (A). Un amperio es la corriente que fluye cuando 1C de carga pasa por un segundo en una seccio´n dada (1A = 1C=s).
En teor´ıa de circuitos, la corriente es generalmente especificada por el
movimiento de cargas positivas2 . Hoy en d´ıa se sabe que en el caso de con- ductores meta´licos, esto no es cierto, son los electrones los portadores de carga que se mueven. No obstante, tomaremos la convencio´n tradicional del movimiento de cargas positivas para definir la corriente convencional sin tener
en cuenta la identidad verdadera de los portadores de la carga.
El flujo de corriente a lo largo de un cable o a trav´es de un elemento sera´ especificado por dos indicadores: una flecha, que establece la direccio´n
de referencia de la corriente y un valor (variable o fijo), que cuantifica el flujo
de corriente en la direccio´n especificada.
Podemos determinar la carga total que entra al elemento entre el tiempo
t0 y t mediante la expresio´n:
qr = q(t)
−
q(t0) =
τ =t
Zτ =0
i dτ
Estamos considerando que los elementos de la red son el´ectricamente neu- tros, es decir, no puede acumularse carga en el elemento. Una carga que entra debe corresponder a otra carga igual que sale (en magnitud y en signo). Ya veremos que esta propiedad es una consecuencia de la ley de corriente de Kirchhoff.
Existen diferentes tipos de corriente:
1. corriente continua o directa (DC) usada principalmente en circuitos electro´nicos.
2 Convenci´on propuesta por Franklin, B. quien supuso que la electricidad via jaba de lo positivo a lo negativo
4
2. corriente alterna (AC) usada como corriente dom´estica es de tipo sinu-
soidal.
3. corriente exponencial aparece en feno´menos transitorios por ejemplo en
el uso de un interruptor.
4. corriente en dientes de sierra u´tiles en aparatos de rayos cato´dicos para visualizar formas de onda el´ectricas.
1.4. Fuerza electromotriz
Las cargas de un conductor meta´lico, electrones libres, pueden moverse
de manera aleatoria. Sin embargo, si queremos un movimiento ordenado de las cargas, debemos aplicar una fuerza externa de manera que se ejercera´ un trabajo sobre las cargas. A esta fuerza se le denomina fuerza electromotriz
(ξ).
5
1.5. Volta je
El voltaje es el trabajo realizado para mover una carga unitaria (1C ) a trav´es del elemento de una terminal a la otra. Este voltaje estara´ designado por dos indicadores: un signo + o -, en el que se establece la direccio´n de referencia del voltaje y un valor (fijo o variable) el cual va a cuantificar el voltaje que pasa por un elemento en la direccio´n de referencia especificada.
La
...