Teorema de mxima transferencia de potenciaSe ha definido la potencia como la velocidad de produccin de trabajo. Elctricamente, la unidad de potencia es el vatio o watt "W". La relacin de dependencia entre la potencia de c.c. "W" en una resistencia "R", la tensin "E" entre los extremos de "R", y la corriente "I" en "R" viene dada por la siguiente ecuacin:

El teorema de mxima transferencia de potencia fue originalmente malinterpretado (notablemente por Joule) para sugerir que un sistema que consiste de un motor elctrico comandado por una batera no podra superar el 50% de eficiencia pues, cuando las impedancias estuviesen adaptadas, la potencia perdida como calor en la batera sera siempre igual a la potencia entregada al motor.En 1880, Edison (o su colega Francis Robbins Upton) muestra que esta suposicin es falsa, al darse cuenta que la mxima eficiencia no es lo mismo que transferencia de mxima potencia. Para alcanzar la mxima eficiencia, la resistencia de la fuente (sea una batera o un dnamo) debera hacerse lo ms pequea posible.Bajo la luz de este nuevo concepto, obtuvieron una eficiencia cercana al 90% y probaron que el motor elctrico era una alternativa prctica al motor trmico.En el circuito resulta que la mxima transferencia de potencia tiene lugar cuando la resistencia de la carga es igual a la resistencia interna del generador.

El teorema establece cmo escoger (para maximizar la transferencia de potencia) la resistencia de carga, una vez que la resistencia de fuente ha sido fijada, no lo contrario. No dice cmo escoger la resistencia de fuente, una vez que la resistencia de carga ha sido fijada. Dada una cierta resistencia de carga, la resistencia de fuente que maximiza la transferencia de potencia es siempre cero, independientemente del valor de la resistencia de carga.

Constantes de tiempoUn circuito elctrico es un dispositivo hecho de elementos elctricos interconectados tales como cables, resistencias, condensadores y bobinas. Cada uno de estos componentes altera el flujo de la electricidad en el circuito de una forma u otra. La constante de tiempo es un indicador para medir cmo cambia el flujo de electricidad debido a ciertos componentes. Los condensadores tienen una constante de tiempo y las bobinas tienen otra diferente.Tipos de constantes de tiempoConstante de tiempo RCUn condensador se compone de dos placas de metal separadas por aire o alguna otra sustancia no conductora. Cuando se conecta a una batera, la batera carga una de las placas positivamente y la otra placa negativamente. La constante de tiempo resistiva-capacitiva, o RC, es la medida de cunto tiempo tarda en cargar o descargar un condensador al 63,2 por ciento. Esta medida de tiempo depende tanto de la capacidad del condensador como de la resistencia del circuito. La constante de tiempo RC es igual a la resistencia multiplicada por la "capacitancia".Constante de tiempo RLUna bobina, tambin conocida como un inductor, es una espiral de alambre. Por lo general se enrolla alrededor de un metal como el hierro. Cuando una corriente pasa a travs de la bobina, se crea un campo magntico alrededor de ella. Si la corriente cambia, este campo magntico tambin cambia. La constante de tiempo resistiva-inductiva, o RL, es una medida de la rapidez con la que la corriente en la bobina se acumula o disminuye a un 63,2 por ciento. Este periodo de tiempo no slo depende de la inductancia de la bobina, sino de la resistencia del circuito. La constante de tiempo RL es igual a la inductancia dividida entre la resistencia.Como se ve, ni el condensador alcanza su mxima carga (y voltaje), ni la bobina alcanzan su mxima corriente en una constante de tiempo. Si transcurre una nueva constante de tiempo el condensador se habr cargado ahora a un 86.5 % de la carga total y por la bobina circular un 86.5 % de la corriente total.Esta situacin es similar cuando el capacitor e inductor se descargan:Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de un circuito RC o RL y ha transcurrido una constante de tiempo el voltaje en el capacitor ha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con el inductor y la corriente que pasa por l.

La constante de tiempo se calcula de la siguiente manera: - Para los capacitores: T = R x C - Para los inductores: T = L / RDonde: - T: es la constante de tiempo en segundos (s) - R: es la resistencia en ohmios () - C: es la capacitancia en faradios (F) - L: es la inductancia en henrios (H)Considerando condensadores ideales, se concluye que con un tiempo T, un condensador se carga o descarga un porcentaje del 63%, sobre su total. Aparte con 5T, se completa la carga o descarga del mismo. El proceso de carga se complemente cuando el condensador ya no admite ms electrones de las placas de la fuente, en ese momento cesa el flujo de los mismos y se interrumpe la circulacin de corriente.

Si los condensadores son reales, estos tiempos tienden a alargarse, producindose variaciones en funcin de la temperatura y otros parmetros. Aun as puede afirmarse que un aumento de la resistencia o capacidad colocada en el circuito aumentar los tiempos de carga y descarga de los dispositivos colocados en el mismo. La curva de carga y descarga de los condensadores es de tipo exponencial, producindose una carga o descarga rpida al principio, para volverse mucho ms lenta con el paso del tiempo es decir n un proceso de carga, cuando cerramos un interruptor S, el condensador no se carga instantneamente, su carga evoluciona con el tiempo en forma exponencial y en un proceso de descarga, partiendo de un condensador cargado, al cerrar el interruptor, el condensador se descarga a travs de la resistencia, disminuyendo la carga. La constante de tiempo es tambin el tiempo (en segundos) para que la corriente de carga baje hasta el 36,8 de su valor inicial (E/R). En dos constantes de tiempo (T = 2RC), la carga alcanza 86,5 % de su valor final; en tres constantes de tiempo, se llega al 95 % del valor final; y en cinco constantes de tiempo la carga alcanza el 99,3 %, del valor total. Dado que la descarga de un condensador se produce a la misma velocidad, una constante de tiempo (RC) es tambin el tiempo requerido por la carga para perder 63,2 %, de su carga total inicial (CE), o para bajar al 36,8 %, de su valor inicial. En dos constantes (T = 2RC), la carga disminuye el 100 % - 86,5 %, o sea 13,5 % de su valor inicial; en tres constantes de tiempo, a 5 % de su valor inicial y en cinco constantes de tiempo, la carga declina hasta el 0,7 % de su valor inicial (CE). stos son tambin los tiempos requeridos para que la corriente de descarga disminuya el mismo porcentaje de su valor inicial (E/R) durante la descarga. AplicacionesUn condensador de 50F se carga con una diferencia de potencial de 400 volts Qu carga adquiere? Qu trabajo se realiza para cargar el condensador? Qu trabajo adicional debe realizarse para cargar el condensador a 600 volts? Q = CV por lo tanto Q = (400V) = 0.02 Coulomb Como el trabajo realizado = energa adquirida = = = 4 joules o W = = 4 joulesEl trabajo realizado para cargar el condensador a 600 volts es:= = 9 joules, Por lo tanto, el trabajo adiciona requerido es 9-4 = 5 Joules