Determinación de circuitos eléctricos

1. Determinación de circuitos eléctricos

2. Circuito eléctrico: es el camino o trayectoria cerrada a través de la cual circulan las cargas eléctricas. Es la trayectoria cerrada donde se establece una diferencia de potencial. Elementos de un circuito eléctrico: Pasivos Activos Seguridad y/o control Elementos de un circuito eléctrico

3. Seguridad y/o control Diagrama de un circuito activos pasivos

4. Elementos activos: En estos elementos el voltaje y la corriente sonindependientes.Elementos pasivos: son los que requieren de una excitación para manifestar sus propiedades térmicas, ópticas, magnéticas, etc. Son aquellos en los que el voltaje y la corriente eléctrica están relacionados en forma tal que no dependen del otro.

5. Elementos pasivos: Resistencias (R) Conductores Capacitores (C) Bobinas (L) Tipos de elementos pasivos

6. Son aquellos que protegen a los elementos activos y a los elementos pasivos que permiten un manejo seguro de ellos. Elementos de seguridad y/o control

7. Bobinas metálicas Pueden estar polímeros vacíos Fusibles libres o Barras metálicas encapsulados cerámicos arcillas cerámicas cuchillas dos vías termo fijos switch apagadores ejemplo Interruptores tres vías los de fijos escalera variables termo magnéticos cuatro vías Variables (reóstatos) ELEMENTOS DE SEGURIDAD Y/O CONTROL

8. Fuentes de energía eléctrica o voltaje. pilas De corriente directa baterías corriente electrónicas regulables voltaje no regulables generadores (convierte la energía mecánica en energía eléctrica) De corriente alterna alternadores ELEMENTOS ACTIVOS

9. celdas termoeléctricas Otros fotoceldas baterías solares Elementos activos

10. Es el numero de joule que se transforman en energía eléctrica cuando la fuente detecta un disturbio por cada unidad de carga (coulomb). Este numero de joule puede provenir de energía solar, térmica, química, nuclear, mecánica, eólica, mareomotriz, geotérmica (geiser). Fuerza electromotriz (FEM)

11. Es la FEM correspondiente a la transformación de un joule en energía eléctrica, cuando el circuito es recorrido por un coulomb. Diferencia de potencial (DDP): Es la energía que se transporta de un lado a otro del circuito, cuando un coulomb se desplaza por el mismo (volts). VOLTS.

12. Corriente eléctrica: (intensidad de corriente eléctrica). El campo eléctrico producido por la diferencia de potencial entre dos extremos distintos de un conductor(de preferencia metálico); da lugar a disturbios entre las cargas, que pueden ser cargas libres (electrones) dicho movimiento esta direccionado por el campo eléctrico establecido como se muestra en la figura.

13. Como en el cobre hay una gran cantidad de electrones libres, aceleran desde el punto de menor voltaje (-) hacia el punto de mayor voltaje (+), estableciéndose en el alambre una corriente eléctrica.

14. Es un circuito en sucesión de resistencias, las cuales se encuentran conectados entre si uniendo únicamente uno de sus extremos Circuitos en serie Rm Rn A B E F A B E F B A E F B A F E

15. Observación: podemos conectar los extremos de forma indistinta y la medición de la resistencia total es igual en los 4 casosconclusión: las resistencias no tienen polaridad.Análisis: Rmn= Rm+Rn=Rn+Rm=Rnm=Rtcalculo analítico:n=n Rs==n=1

16. Características principales: La intensidad de corriente que circula atreves de cada resistencia es la misma, (constante). La resistencia equivalente del circuito conectado en serie es igual a la suma aritmética de todas y cada una de ellas. L diferencia de potencial o voltaje del circuito queda determinado por la suma aritmética de las “V" individuales. n=n n=1 Conexión en serie

17. Resolver el siguiente circuito calculando todos los voltajes, resistencias y todas las intensidades (individuales y total). Ejemplo de un circuito conectado en serie =9 Volts =6Ω

18. Calculando la resistencia total:Rt=R1+R2+R3=(3+8+6)Ω= 17 Ω De este dato podemos calcular la intensidad total por la ley de Ohm: == =0.529 A Como la intensidad de corriente es constante en un circuito en serie podemos calcular los voltejes individuales por la ley de Ohm: V=IR =0.529(3)= 1.58 Volts =0.529(8)= 4.23 Volts =0.529(6)= 3.17 Volts Comprobación: Vt= =(1.58+4.23+3.17)v=8.98Volts CALCULOS

19. Es un circuito eléctrico en el cual uno de los extremos de cada una de las resistencias es común a uno de los extremos de la fuente del voltaje. Conexión en paralelo + -

20. Las diferencias de potencial en todas y cada una de las resistencias individuales son iguales y además son del mismo valor de la fuente que alimenta al sistema y su expresión matemática queda determinada por la siguiente expresión: La intensidad de corriente total del sistema se va distribuyendo atreves de todas y cada una de las resistencias individuales de forma proporcional al valor de las resistencias individuales. = Características principales de un circuito conectado en paralelo

21. La resistencia total del sistema queda determinada por la inversa de la suma de las inversas y su expresión matemática es: Para el caso en particular de un circuito conectado en paralelo en donde existen dos resistencias se puede proceder de forma abreviada de la siguiente manera: RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO = Datos: y ====

22. Ejemplo de un circuito conectado en paralelo

23. Ejemplo de un circuito conectado en paralelo Datos: R1= 40 Ω R2= 0.002 Ω =2 mΩ R3= 5 Ω Vt= 20 V Recordando que el voltaje total es constante en todas las resistencias podemos calcular la corriente en cada una de las mismas por la ley de Ohm. = = 0.5 A = = 10000 A = = 4 A

25. Su aplicación es la solución de circuitos resistivos mixtos complejos, en donde puede existir mas de una fuente electromotriz. Se tienen que identificar las mallas y los nodos. Nodo: también llamado unión, es el punto de un circuito que es común a dos o mas elementos. Rama: es una combinación en serie de elementos conectados entre dos nodos. Mallas: es un circuito cerrado que comienza en un punto y termina en el mismo. LEYES DE KIRCHHOFF

26. Identificación de elementos Los puntos B y E son los nodos Las ramas son BAFE;BCDE y BE Las mallas internas ABEFA, BCDEB Las mallas externas ABCDEFA B C R1 R2 A + + R3 - - R4 R5 D E F

27. La corriente neta que llega a un nodo es igual a la corriente neta que sale de el. Matemáticamente para un nodo. Ejemplo: Primera ley de Kirchhoff

28. Otros ejemplos Delta

29. La suma de las subidas de tensión en una malla debe ser igual a la suma de las caídas de tensión. Segunda ley de Kirchhoff(Teoría de mallas)

30. Ejemplo resuelto Vt + - B C I II A D

31. paso 1 elegir las mallas Malla I A-C-B-A A-B-C-A Malla II A-B-D-A B-A-D-B paso 2 elegir un nodo “A” Paso 3 elegir el sentido de las mayas Paso 4 aplicando la primera ley de Kirchhoff al nodo “A” =+… Ecuación 1 Aplicando la segunda ley de Kirchhoff malla I ++= Nota: si el sentido de la malla coincide con el signo positivo de la fuente entonces V será positiva. DATOS: ,= 3 Ω ,= 6 Ω ,= 4 Ω ,= 24 Volts

32. Aplicando la primera ley de Kirchhoff en el nodo B. Vt - + C B I A aplicando la segunda ley de Kirchhoff a la malla I comenzando por “c” levógiro … Ec. 2

33. Aplicando la segunda ley de Kirchhoff a la malla II, comenzando en el punto “D” … Ec. 3Nota: no hay fuentes por lo tanto es igual a cero.El sentido de las I es el mismo que el de la malla, entonces ambos serán positivos. Vt + - C B II D A

34. Ec. 1 … Ec.2 … Ec.3 Sustituyendo valores en Ec. 2 2… Ec. 2 … Ec. 2’ Sustituyendo valores en Ec. 3 4 6 6 …Ec. 3’ Sustituyendo Ec. 3’ en Ec. 1 …Ec. 1’ La Ec. 1’ sustituir en 2’ 5( 10 16 Resolviendo el circuito matemáticamente • Calculando el voltaje en cada una de las resistencias: • 3(2)= 6 V • 3(3)= 9 V • = 1.5(6) =9 V • 1.5(2) = 3 V • 1.5(4) = 6 V