Leyes de los circuitos

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Resumen

El análisis de circuitos es un proceso importante para calcular las magnitudes principales de estos circuitos, para esto se puede utilizar varias leyes y teoremas básicos, como la ley de ohm, las leyes de Kirchhoff de voltajes y de corrientes, y cuando la complejidad del circuito es mayor y el único cambio que se realizará en el circuito es la carga se puede utilizar el teorema de Thévenin y el teorema de Norton.

El presente trabajo consta de tres capítulos, en el primer capítulo se analizan las condiciones generales de los circuitos, como los componentes, magnitudes principales y simbología eléctrica, importantes para introducirnos en al capítulo dos, donde se platean las principales leyes y teoremas de los circuitos, en el capítulo 3 se realizar ejercicios numéricos y simulaciones para una mejor comprensión de la aplicación de las leyes y teoremas descritos. Finalmente se determinan las conclusiones a las que se llegó y las recomendaciones.

Palabras claves: nodos, circuitos, malla.

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INTRODUCCIÓN

Actualmente la electricidad mueve al mundo, es difícil imaginar trabajar, comunicarnos, disfrutar el tiempo libre sin electricidad. Los circuitos eléctricos son la base para el funcionamiento de todos los aparatos eléctricos, un circuito eléctrico es el camino que recorre la corriente eléctrica, el recorrido empieza desde un generador, pasa a través de un conductor hacia el mando, para llegar a un elemento que consuma parte de estar energía eléctrica.

Los circuitos eléctricos se representan mediante esquemas, que a través de símbolos convencionales hacen posible su interpretación.

Para obtener la corriente que atraviesa cada dispositivo y las tensiones que caen en sus respectivos bornes, es necesario realizar el análisis sistemático de circuitos que consiste en la aplicación de una serie de procedimientos más o menos automáticos para plantear el sistema de ecuaciones de orden mínimo que permita resolver el circuito.

Existen tres leyes que rigen el comportamiento de todos los circuitos eléctricos, están son la ley de ohm, la ley de voltajes de Kirchhoff y la ley de corrientes de Kirchhoff, hoy en día estas leyes son la base de las técnicas de análisis o resolución de circuitos, sin embargo con la creciente complejidad de los circuitos aplicar estas leyes resulta tedioso, por lo tanto se requiere usar un conjunto de técnicas que permitan reducir la complejidad de estos circuitos, estos con el Teorema de Thévenin y el Teorema de Norton.

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Objetivo general

- Ampliar y profundizar los conocimientos sobre las principales leyes de los circuitos y sus aplicaciones.

Objetivos específicos:

- Comprender los conceptos básicos de los circuitos eléctricos

- Describir las principales leyes de los circuitos.

- Determinar mediante simulaciones los datos obtenidos a través de cálculos.

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CAPÍTULO 1

CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LOS CIRCUITOS

- CIRCUITOS

Se define un circuito eléctrico como un conjunto de elementos conectados entre sí por medio de conductores, que permiten el paso de la corriente eléctrica (Orza, s.f).

- COMPONENTES DE UN CIRCUITO

Un circuito eléctrico está compuesto por los siguientes elementos:

[pic 2]

Figura 1. Elementos de un circuito

- Elementos activos: Suministran energía eléctrica (tensión) al circuito. Son los generadores eléctricos, más conocidos como pilas y baterías.

- Elementos pasivos: Consumen energía eléctrica del circuito. Son los receptores, que pueden ser resistencias, bombillas, motores, timbres, etc.

- Conductores: son los cables que conectan los diferentes elementos de un circuito.

- Elementos de maniobra: Activan y desactivan los circuitos a voluntad. Son los interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

- Elementos de protección: Empleados para proteger a determinados elementos de un circuito de elevadas tensiones e intensidades. Los fusibles son un ejemplo (Rubio, 2008).

- MAGNITUDES FUNDAMENTALES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

Las magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico son:

- Voltaje, Tensión o Diferencia de potencial: Es la energía que se suministra al circuito para provocar el movimiento de electrones a través de él. Se expresa en voltios (V)

- Intensidad de corriente: Cantidad de carga (electrones) que atraviesan una sección de conductor por unidad de tiempo. Se expresa en amperios (A)

- Resistencia eléctrica: Es la oposición que presenta un material a ser atravesado por la electricidad. Se expresa en Ohmios (Ω) (Rubio, 2008).

- TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Los componentes de un circuito eléctrico se pueden conectar de distintas maneras, en función de cómo estén conectados distinguimos dos formas en serie y en paralelo.

Circuitos 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.

Por todos ellos pase la misma intensidad de corriente (Cusme, 2015).

[pic 3]

Circuito en Paralelo: Es circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias,