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CONTENIDOUnidad ISistema internacional de Unidades

Componentes básicos de circuitos:

Que es un Circuito?.

Circuito Abierto.

Circuito Cerrado.

Red Eléctrica.

Voltaje.

Corriente.

Carga (Resistencia).

Potencia.

Leyes aplicadas a los circuitos (LVK - LIK).

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Tipos de circuitos:

Características circuito Serie.

Características circuito Paralelo.

Reducción de circuitos (Método Escalera).

Unidad II

Otros métodos de Análisis de circuitos. Mallas.

Nodos.

Fuentes dependientes de corriente.

Fuentes dependientes de voltaje.

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Transformación de fuentes.

Unidad III

Teoremas Thevenin – Norton.

Manejo de simulador Multisim 10.

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Unidad IObjetivos

Reconocer las características básicas que

componen un circuito eléctrico.

Identificar cada tipo de circuito en una red eléctrica.

Reconocer la acción del voltaje en un circuito abierto

y circuito cerrado

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Sistema Internacional de Unidades

Cuando se representa un circuito eléctrico y cada

uno de sus elementos se debe definir un sistema que

permita identificarlos no solo por su simbología sino

por su escritura.

En 1960 en la conferencia general de Pesas y

medidas modernizo el sistema métrico y se creo el

Système International d` Unités. SI

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Prefijos y sufijos del SI.

En ocasiones las unidades empleadas en el manejo de

cantidades eléctricas están acompañadas de varios

números decimales o cantidades grandes por ejemplo:

0.000000025 A; 0.0005 V; 10000 Hz; 1200 VA

Para aplicar los sufijos se debe tener en cuenta:

0.000000025 A será equivalente a 25 nA.

0.000000025 A será equivalente a 25 * 10-9 A.

0.0005 V = 0.5 mV ó 500µV

10000 Hz = 10kHz (donde K multiplica por 1000)

1200 VA = 1.2 kVA.

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¿Por qué es importante el estudio de los circuitos eléctricos?

El desarrollo de los circuitos eléctricos y lallamada era de la electrónica ha sido posiblegracias a las investigaciones realizadas porfísicos, químicos y matemáticos entorno a lamateria y sus propiedades, estableciendo lasleyes fundamentales que rigen los circuitoseléctricos (1750-1900).

Electricidad, carga eléctrica, voltaje, corriente.

Carga Eléctrica

Propiedad intrínseca de algunas partículassubatómicas (p+, e-) las cuales se manifiestan poratracciones y repulsiones entre ellas.

Símbolo de la carga eléctrica: Q o q.

Unidad de medida: Coulomb [C]

Fuerza Eléctrica – Ley de Coulomb

La ley de Coulomb determina la interacción existenteentre cargas eléctricas, es decir halla la capacidad deatracción o repulsión de las cargas, a esto se le llamaFuerza eléctrica.

FEléctrica = k * Q1 * Q2 [N] Newton

r2

Constante de Coulomb: k = 9*109 [N*m2]

C2

Calcular la fuerza de atracción entre las cargas Q1 y Q2 que se muestra en la figura, cuando r = 1m, r = 3m y r = 10m.

Q1 = 1µC.

Q2 = -2µC.

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Circuito: Interconexión de dos o mas elementos

como pueden ser resistencias, condensadores,

inductores, semiconductores y fuentes (corriente -

voltaje).

Circuito Cerrado: Posee una trayectoria cerrada

por donde circula una corriente eléctrica.

Circuito Abierto: No posee trayectorias cerradas

por lo tanto no habrá corriente en la red, pero podrá

existir voltaje en la red.

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Conductor: Generalmenteconocido como “cable oalambre”, es un hilo deresistencia despreciablecercano a 0 ohm. Permite unirlos elementos del circuito.(Línea Roja).

Las variables básicas de un circuito eléctrico son la

corriente y el voltaje. Las dos describen el flujo de

la carga a través de los elementos del circuito, y la

energía necesaria para hacer que la carga fluya.

Corriente: Cantidad de carga que pasa por un sitio en un determinado tiempo, se define como:

i = dq / dt

Voltaje: Trabajo necesario (Energía) para mover una carga eléctrica unitaria positiva desde el terminal negativo hasta el terminal positivo.

V = dw/dq

Resistencia: Oposición al paso de una corriente.

R = (ρ*l) / A

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CorrienteCantidad de cargas eléctricas (electrones libres) que fluyeno pasan por un conductor en un determinado tiempo,debido a una fuerza externa.

I = dQ [C][A] dt [s]

Símbolo Corriente: IUnidad de medida: Amperio [A]

Existen dos tipos de corriente:

- Corriente Alterna (AC),

- Corriente Continua (DC).

- AC: Variante en el tiempo.

- DC: invariante en el tiempo.

Calcular la corriente en ampere si 650C. De carga atraviesan un alambre en 50s.

Si una corriente de 40 A. se presenta por 1 minuto ¿Cuántos Coulombs de carga habrán atravesado el alambre?.

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VoltajeDiferencia de potencial o fuerza electromotriz. Es laenergía o trabajo necesario para desplazar una cargaeléctrica desde un potencial B a un potencial A.

V = W [J][V] Q [C]

Símbolo Voltaje: VUnidad de medida: Voltio [V]

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Cual es el voltaje entre dos puntos si se requieren

100mJ de energía para mover 70 x 1018 electrones

entre los dos puntos?.

Si la diferencia de potencial entre dos puntos es de

82 V cuanto trabajo se requiere para llevar 6 C. de

un punto al otro?.

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RESISTORES

La resistencia de un elemento esta dado por

R = (ρ*l) / A

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Un resistor es un elemento diseñado para incrementar la resistencia (disminuir la corriente) que posee un circuito. Por lo general están elaborados de Carbón o alambre.

Material ρ @ 20°C

Plata 9.9

Cobre 10.37

Oro 14.7

Aluminio 17.0

Tungsteno 33

Níquel 47

Hierro 74

Cromoniquel 600

Grafito 21000

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Resistores Fijos

Variables

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Cual es la resistencia de un alambre de cobre de 100 pies de longitud y diámetro de 0.020 pulg a 20°C.

Solución: ρ = 10.37 CM*Ω/pies 0.020 pulg = 20 mils

ACM = (dmils) 2 = (20mils ) 2 = 400 CM

R = (ρ*l) /A

R = 2.59 Ω.

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• se utilizan las resistencias para convertir energía eléctrica en energía calorífica:

• Hornos

• Calentadores

• Planchas

• Secadores

• Etc.

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APLICACIONES

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LEY DE OHM George Simón Ohm (16 de marzo de 1789 - 6 de

julio de 1854) fue un físico y matemático alemán que aportó a la teoría de la electricidad la Ley de Ohm, conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes eléctricas.

Estudió la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia, formulando en 1827.

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Ley que establece la relación entre el voltaje y lacorriente de un material a través de una constante deproporcionalidad llamada resistencia.

I (A)

V (V)

R (Ω)

V [V] = I [A] * R [Ω]

I [A] = V [V]

R [Ω]

R [Ω] = V [V]

I [A]

LEY DE WATT La potencia es una indicación de cuanto trabajo

(conversión de energía de una forma a otra) puedeefectuarse en una cantidad especifica de tiempo.

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La potencia eléctrica desarrollada en un cierto instantepor un dispositivo de dos terminales, es el producto dela diferencia de potencial entre dichos terminales yla intensidad de corriente que pasa a través deldispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional ala corriente y a la tensión.

1 Caballo de potencia = 746 Watt

Para elementos resistivos toda la potencia entregada sedisipa en forma de calor porque la polaridad del voltajees definida por la dirección de la corriente, y la corrientesiempre entrara a la terminal de mayor potencial.

La potencia eléctrica es la cantidad de energíaentregada o absorbida por un dispositivo eléctricoo sistema. La ley de Watt establece que dichapotencia puede encontrarse en términos de I y V,como:

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P [W] = V [V] * I [A]

Relacionando la definición de potencia eléctrica con laley de Ohm, se pueden encontrar dos términos paraexpresar la potencia de una carga resistiva, los cualesson:

P [W] = V 2 [V]2

R [Ω]

P [W] = I2 [A]2 * R [Ω]

ENERGIA

Capacidad que se tiene para realizar un trabajo

Para que la potencia que es la tasa con la que se efectúa un trabajo, produzca una conversión de energía de cualquier forma, debe ser utilizado durante un periodo de tiempo determinado.

W [J] = P [W] * t [s]

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Ejemplo: Si se conecta una pila a un bombillo seobserva que esta energía se convierte en luz y a lavez se disipa en calor.

Símbolo: W - Unidad de medida: Joules [J]

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La medición de la energía eléctrica se puedeexpresar en unidades de Wh o KWh:

Energía [Wh] = P [W] * t [h]

Energía [KWh] = P [W] * t [h]

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