Elementos del circuito eléctrico

ELEMENTOS DEL CIRCUITO ELÉCTRICOELECTRONICA GENERAL

ANGELA MARIA GUERRERO BAYONAFebrero, 2011

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Magnitudes eléctricas y unidades del Sistema Internacional

En la época de 1980 los países que adoptaron el metro como unidad fundamental de longitud que han ido implantando progresivamente, y como obligatorio se denominado Sistema Internacional de Unidades (SI).

El SI es el adoptado por la conferencia general de pesas y medidas

(CGPM), y adoptado a partir de 1889 por la comunidad económica

europea.• Las unidades de medida adoptadas por el sistema internacional se

clasifican en Tres grandes grupos: (a) básica, (b) suplementarias, (c) derivadas.

CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS

ELECTRONICA GENERALÁngela María Guerrero

TABLA 1.1 Unidades SI básicas



• Unidades Suplementarias

Estas unidades no se clasifican bajo unidades bases o unidades

derivadas

• Unidades Derivadas

Estas son expresadas algebraicamente en términos de unidades base

y/o unidades suplementarias. Los símbolos de estas unidades se

obtienen por medio de símbolos matemáticos de multiplicación o

división.

Por ejemplo: velocidad es expresada como metro por segundo (m/s).





TABLA 1.2 Prefijos de los Múltiplos y Submúltiplos del SI

Circuito EléctricoUn circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos unidos Entre sí, de tal forma, que pueda fluir una corriente eléctrica a través de ellos.Para que a través de un circuito eléctrico pueda fluir corriente, se debe Tener en cuenta que al menos uno de los elementos que hacen parte del Circuito debe ser una fuente de energía, la cual suministrará a los demáselementos la energía necesaria para su funcionamiento; ésta fuente podrá ser de Voltaje o de Corriente. Adicionalmente, los elementos que se encuentran interconectados deberán describir trayectorias cerradas lo cual garantizará el flujo constante de electrones a través de ellos.



FIGURA. Ejemplo de un Circuito Eléctrico



Magnitudes de un circuito: Carga y corriente eléctrica (Intensidad)

La corriente eléctrica o intensidad se define como el cambio respecto al Tiempo del flujo de carga a través de un conductor eléctrico en una dirección dada.

La carga, es una propiedad física intrínseca de la materia, que la caracteriza Y por la cual sufre la “Interacción Electromagnética”. Su unidad de medida según el Sistema Internacional de unidades ( SI ) es el Culomb y se representa constantemente con la letra “q”.El valor absoluto de la carga eléctrica, ya sea del protón o el electrón es de: q = 1.6 x 10-19 culombios.



Se clasifica arbitrariamente en carga positiva a los protones y negativa a los electrones; considerándose, que las cargas del mismo signo se repelen mientras que las de signo contrario se atraen.Si el número de electrones es mayor que el de protones está cargado negativamente.El movimiento de cargas forma una corriente eléctrica. Como convención, se considera el flujo de corriente positivo cuando es opuesto al flujo de Electrones.

Corriente eléctrica debido al movimiento de cargas en un conductor



La corriente eléctrica o intensidad también puede definirse como el flujo De carga a través de un conductor eléctrico por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el Amperio (A), el cual equivale a una carga que se mueve con una rapidez de 1(C/s) Culombios por segundo y se representa constantemente con la letra “i”. En otras palabras, la corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas a través de un circuito cerrado generadas por una fuente de energía.

Diagrama descriptivo de la corriente eléctrica

en un circuito



La expresión matemática que la describe en función de la carga eléctrica es:

• I= corriente en Amperios• q =carga en Coulomb• t = tiempo en segundos



Tensión o diferencia de potencial

La tensión o diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito sedefine como el trabajo necesario para mover una carga unitaria entre Dichos puntos. Se mide en Voltios (V).

Diagrama descriptivo de voltaje

en un circuito



Supongamos que por el Terminal A de un elemento entra una corriente eléctrica, atraviesa el elemento y sale por el Terminal B. lo cual requiere ungasto de energía. Entonces, podemos decir que entre los dos terminales existe un voltaje o diferencia de potencial.Por lo tanto el voltaje entre dos puntos es una medida del trabajo realizadopara mover una carga eléctrica a través del elemento.

Al igual que en el caso de la corriente eléctrica, el Voltaje se puede describir

matemáticamente de la siguiente forma:

Donde: q es la carga eléctrica y W el trabajo realizado



Dos representaciones diferentes para la misma tensión



DIRECCIÓN DE REFERENCIA

Si una corriente positiva entra por el Terminal positivo, entonces podemos inferir que una fuerza externa está impulsando la corriente y por tanto, el elemento está recibiendo energía, en este caso podemos afirmar que el elemento está consumiendo energía. Por otra parte, si una corriente positiva sale por el Terminal positivo, el elemento está entregando energía al circuito.



En las Figuras 10a y 10b el elemento está absorbiendoenergía. Podemos observar como en ambos casos una corriente positiva entrapor el terminal positivo, en otras palabras tanto en 10a como en 10b se estáconsumiendo energía, mientras que en las Figuras 10c y 10d una corrientepositiva está saliendo por el terminal positivo del elemento, por tanto es élquien suministra energía.



Diferentes relaciones voltaje corriente

ELEMENTOS CIRCUITALES

Resistencia: La resistencia es una medida de la oposición que presenta unmaterial ante el paso de corriente eléctrica. Cuanto mayor es la resistenciamás difícil es el paso de corriente en forma de calor. La resistencia es elelemento del circuito en el que se disipa energía eléctrica.La unidad de resistencia es el Ohmio y se representa con la letra griega (Ω). En el mercado se encuentra una gran variedad de tipos de resistencia: fijas y variables cuya construcción está hecha de carbón, de hilos enrollados, etc.,



Inductancia: es una medida de la capacidad que tienen los inductorespara almacenar energía magnética, que después devuelve al circuito en Forma de corriente, su unidad es el Henrio (H). Su símbolo es:

símbolos de la inductancia



Capacitancia: es una medida de la capacidad que tiene un condensador para almacenar energía en forma de voltaje, su unidad es el Faradio (F). La simbología es:

símbolos del Condensador



Conductancia: es una medida de la capacidad que tiene un elementopara permitir el flujo de la corriente, se determina mediante el inversodel valor de la resistencia, su unidad es el Siemens (S).

FUENTES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES

Circuito Eléctrico: Es el conjunto de elementos activos y pasivosinterconectados entre si, por donde existe al menos una trayectoriacerrada para el flujo de la corriente.



Elementos activos: Los elementos activos conocidos también como fuenteso generadores son aquellos encargados de suministrar energía al circuitoeléctrico durante un tiempo grande.

Elementos pasivos: Son aquellos que no generan energía por sí solos sinoque la reciben de un elemento activo, por ejemplo la resistencia que disipala energía, el condensador que almacena la energía como un campo eléctrico y la inductancia que almacena la energía en forma de campo magnético.



Fuentes Independientes de Voltaje

Son aquellas que mantienen el mismo voltaje en sus terminales, independientemente de la cantidad de corriente que circule a través de ella. Su simbología es:



Fuentes Independientes de Corriente

Son aquellas que entregan el mismo flujo de corriente, independientementedel valor de voltaje entre sus terminales. El símbolo se presenta acontinuación:



Fuentes de Voltaje dependientes

El voltaje que generan está en función de otra variable que puede ser otrovoltaje o corriente en alguno de los elementos del circuito, tal como lomuestra la simbología:



Fuentes de Corriente dependientes

La corriente que producen está en función de otra variable que puede serotra corriente o voltaje en alguno de los elementos del circuito.



EJEMPLO 1

Determinar la potencia absorbida o suministrada por r los elementosrepresentados en la siguiente Figura a y b.



SOLUCIONLa potencia se expresa como el producto del voltaje por la corriente por lotanto la expresión seria:

En la figura (a) la corriente positiva sale por el terminal positivo del voltaje.

En la figura (b) la corriente positiva entra por el terminal positivo del voltaje



EJEMPLO 2

Determinar la potencia absorbida o suministrada por r los elementosrepresentados en la siguiente Figura a y b.



SOLUCION

La potencia se expresa como el producto del voltaje por la corriente por lotanto la expresión seria:

En la figura (a) la corriente positiva sale por el terminal negativo del voltaje

En la figura (b) la corriente positiva entra por el terminal positivo del voltaje



EJERCICIO 1

• 1. Determinar la potencia absorbida por los elementos representados en la siguiente Figura (a).



EJERCICIO 2

• 2. Encuentre la potencia suministrada o consumida por los elementos del circuito en la siguiente Figura a y b.

• a) P12 = -12w; P4 = 4W; P8 = 8W b) P24 = -48w; P16 =32w ; P8 = 16w• El signo menos indica que genera energía



EJERCICIO 3Encuentre la potencia suministrada o consumida por los elementos delcircuito en la siguiente Figura.

• b) P24 = -72w; P12=36w ; P12 = 36w• El signo menos indica que genera ( entrega) energía.



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