FORMULAS
octubre 09, 2017
CIRCUITO EN PARALELO
CIRCUITO EN SERIE
CIRCUITO MIXTO
LEY DE KIRCHHOFF (MALLAS)
LEY DE KIRCHHOFF (NODOS)
LEY DE OHM
TEOREMA DE THEVENIN
ELEMENTOS PASIVOS Y ACTIVOS
ELEMENTOS ACTIVOS Y PASIVOS DE UN CIRCUITO?
Un circuito o red
eléctrica es un conjunto de elementos combinados de tal forma que existe la
posibilidad de que se origine una corriente eléctrica.
Existen unos
elementos denominados activos o también fuentes o generadores, que suministran
energía eléctrica y otros elementos denominados pasivos, que disipan o
almacenan este tipo de energía.
ELEMENTOS ACTIVOS:
Son dispositivos
capaces de generar una tensión o una corriente (en forma más general un campo
eléctrico) y suministrar potencia a una carga dada (entregan energía).
Las fuentes son
elementos activos, de acuerdo a sus características o comportamiento frente a
distintas cargas podemos diferenciar dos tipos: los generadores de tensión y
los de corriente.
Fuente: baterías, pilas,
generadores, rectificadores.
ELEMENTOS
PASIVOS:
Son aquellos que no
producen amplificación y que sirven para controlarla electricidad colaborando
al mejor funcionamiento de los elementos activos (los cuales son llamados
genéricamente semiconductores). Los componentes pasivos están formados por
elementos de diversas clases que tendremos que considerar independientemente,
ya que son diferentes sus objetivos, construcción y resultados, de modo que
vamos a dividirlos en tres grandes grupos:
1.
Resistencias
2.
Condensadores
3.
Bobinados e Inductancias
CIRCUITOS MIXTOS
CIRCUITO MIXTO ?
Un circuito mixto como lo muestra la imagen es una combinación de varios
elementos conectados tanto en paralelo como en serie, estos pueden colocarse de
la manera que sea siempre y cuando se utilicen los dos diferentes sistemas de
elementos, tanto paralelo como en serie.
Estos circuitos se pueden reducir resolviendo primero los elementos que
se encuentran en serie y luego los que se encuentren en paralelo, para luego
calcular y reducir un circuito único y puro.
En el siguiente ejemplo encontramos un circuito mixto con sus respectivas formulas:
CIRCUITOS EN PARALELO
CIRCUITO EN PARALELO?
Se habla de conexión en
paralelo de un circuito recorrido por una corriente eléctrica, cuando
varios conductores o elementos se hallan unidos paralelamente, mejor dicho, con
sus extremos comunes. En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente
de alimentación lo está de forma independiente
al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que
sea común a todos. Este tipo de circuito también recibe el nombre de divisor de
corriente.
LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS CIRCUITOS EN PARALELO SON:
- Los elementos tienen conectadas sus entradas a un mismo punto del circuito y sus salidas a otro mismo punto del circuito.
- Los elementos tienen conectadas sus entradas a un mismo punto del circuito y sus salidas a otro mismo punto del circuito.
- Todos los elementos o receptores conectados en paralelo están a la misma tensión, por eso:
Vt = V1 = V2 = V3 .....
- La suma de la intensidad que pasa por cada una de los receptores es la intensidad total:
It = I1 + I2 + I3 .....
- La resistencia total o equivalente de los receptores conectados en paralelo se calcula con la siguiente fórmula:
- Si el circuito en paralelo cuenta con solo dos resistencias, se aplica la siguiente formula:
- Si un receptor deja de funcionar, los demás receptores siguen funcionando con normalidad. Este es el principal motivo por lo que la mayoría de los receptores se conectan en paralelo en las instalaciones.
EJEMPLO:
CIRCUITOS EN SERIE
CIRCUITO EN SERIE.
Un circuito en serie es una configuración
de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores,
resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan
secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la
terminal de entrada del dispositivo siguiente. Una batería eléctrica suele estar formada por
varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que
se precise.
En función de los dispositivos conectados en
serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes ecuaciones:
- Para generadores (pilas)
- Para resistencias
CARACTERÍSTICAS DE UN CIRCUITO EN SERIE:
·La intensidad de
corriente que recorre el circuito es la misma en todos los componentes.
· La suma de
las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada.
·En cada caso, la
suma de los voltajes de los dispositivos individuales es igual al voltaje
total.
· La
resistencia equivalente del circuito es la suma de las resistencias que lo
componen.
· La
resistencia equivalente es mayor que la mayor de las resistencias del circuito.
EJEMPLO:
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
TENSIÓN O VOLTAJE (V).
La Tensión es
la diferencia de potencial entre dos puntos. En tecnología o
electricidad, Tensión o Voltaje. Como ya debemos saber por el estudio de la
carga eléctrica la tensión es la causa que hace que se genere corriente por un
circuito.
En un enchufe hay tensión (diferencia de potencial
entre sus dos puntos) pero OJO no hay corriente. Solo cuando conectemos el
circuito al enchufe empezará a circular corriente (electrones) por el circuito
y eso es gracias existe la tensión.
INTENSIDAD DE CORRIENTE.
Un cuerpo cargado eléctricamente genera a su alrededor un campo eléctrico. La cantidad de flujo electrónico a través de un cuerpo con material conductor es una medida de la corriente presente en el conductor.
Las cargas en movimiento son los electrones relativamente libres encontrados en conductores como cobre, aluminio u oro. El término “libres” indica que se pueden mover fuera del átomo en una dirección determinada mediante la aplicación de una fuente de energía externa.
RESISTENCIA.
Resistencia eléctrica es toda oposición que
encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o
frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones.
Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa
en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente
eléctrica.
TEOREMA DE THÉVENIN
Léon Charles
Thévenin (1857 - 1926)
fue un ingeniero en telegrafía francés, que extendió el análisis de la Ley
de Ohm a los circuitos
eléctricos complejos. Su aporte más importante
fue el teorema que lleva
su nombre.
TEOREMA DE THÉVENIN
Según el teorema de Thévenin un circuito lineal con
resistencias y fuentes de tensión o intensidad puede sustituirse por una fuente
de tensión y una resistencia en serie.
Para entenderlo mejor supongamos un circuito como:
Para calcular el equivalente
Thévenin entre los terminales a y b primero
calculamos la tensión de Thévenin V TH . Para ello calculamos la intensidad I y
luego la tensión V TH entre los terminales a y b:
La resistencia RTH se calcula cortocircuitando las fuentes de tensión e
intensidad y calculando la resistencia entre los terminales a y
b:
La resistencia R TH viene dada por la
expresión:
TEOREMA DE NORTON
Edward Lawry Norton (1898 – 1983) Ingeniero y científico .Es conocido principalmente por enunciar el Teorema de Norton que lleva su nombre. Sirvió como operador de radio en el
U.S Marina entre 1917 y 1919.
TEOREMA DE NORTON.
El teorema deNorton para circuitos eléctricos es dual del teorema de
Thévenin. Establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por
una fuente equivalente de intensidad en paralelo con una impedancia
equivalente.
Al
sustituir un generador de corriente por uno de tensión, el borne positivo del
generador de tensión deberá coincidir con el borne positivo del generador de
corriente y viceversa.
Según el
teorema de Norton un circuito lineal con resistencias y fuentes de tensión o
intensidad puede sustituirse por una fuente de intensidad y una resistencia en
paralelo.
Tomemos
por ejemplo el circuito de la Figura 4. El procedimiento para el cálculo de la
resistencia del circuito equivalente R N es el mismo que para el circuito
Thévenin por tanto RTH=RN.
La
fuente de intensidad se calcula cortocircuitando los terminales a y b y
calculando la intensidad que pasaría por dicho cortocircuito:
Por
tanto la I TH será:
El
circuito equivalente Norton quedará como sigue:
LEY DE KIRCHHOFF
Gustav Kirchhoff , ( Rusia 1824 – Berlín 1887). Físico
alemán , enuncio las denominadas leyes de Kirchhoff aplicables al calculo de
tensiones, intensidades y resistencias en una malla eléctrica, entendidas como
una extensión de la ley de la conservación de la energía, basándose en la
teoría del físico Georg Simón Ohm, según la cual la tensión que origina el paso
de una corriente eléctrica es proporcional a la intensidad de la corriente.
LEY DE KIRCHHOFF
Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica y electrónica
para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito
eléctrico.
Ley de CORRIENTES de Kirchhoff.
La unión de dos o mas elementos de un circuito
constituye lo que se denomina nudo o nodo como en la anterior imagen, la ley de
kirchhoff para las intensidades de corriente (LKC) establece que la
suma algebraica de las corrientes en un nodo o nudo es cero, es decir, la suma
de las corrientes entrantes en el nudo es igual a la suma de las corrientes que
salen del mismo.
Normalmente se toma como corrientes positivas a
aquellas que entran en el nodo y negativas las que salen del mismo. Por tanto
en la del nodo quedaría como:
Ley de VOLTAJES de Kirchhoff.
Para un camino cerrado de un circuito, la ley de
Kirchhoff para las tensiones (LKT) establece que la suma algebraica de las
tensiones es cero. Algunas tensiones serán debidas a las fuentes y otras a los
elementos pasivos, en estos últimos se hablara de caídas de tensión. Esta ley
es aplicable tanto para corrientes continuas como para fuentes variables.
Para la anterior imagen (MALLA) tenemos:
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