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UNIDAD 2: ELEMENTOS Y LEYES PRINCIPALES SOBRE CIRCUITOS
CONTENIDO: 2.1. Concepto de circuito eléctrico 2.2. Elementos de circuitos en serie y en paralelo – relaciones de voltaje y corriente 2.3. Nodos, mallas, ramas 2.4. Fuentes independientes y dependientes de voltaje y de corriente 2.5. Conexión de Fuentes 2.6.- Reducción de Fuentes 2.7. Resistencia eléctrica 2.8. Ley de Ohm 2.9. Leyes de Kirchoff - Aplicaciones 2.10. Convención de polaridades y elección de signos en la ley de voltajes de Kirchhoff 2.11. Procedimiento para el cálculo de voltajes, corrientes y potencias en circuitos eléctricos mediante el método de corrientes de rama
2.1.- CIRCUITO ELECTRICO - CONCEPTO
Es toda trayectoria cerrada en un circuito eléctrico, donde partiendo de un punto se llega al mismo punto luego de recorrer un camino cualquiera.
E
E
E
E
E
E6 E
E
E
E
E
E
2.2.- CONEXIÓN DE ELEMENTOS DE CIRCUITO: SERIE - PARALELO RELACIONES DE VOLTAJE Y CORRIENTE
Dos o más elementos de circuito se pueden conectar en serie o en paralelo o ambas cosas
SERIE:
V1 V I I = I1 = I2 = I3 = I
+ I1 I2 E =V1 + V2 + V3 + V E V3 V
- I3 I4 P = P1 + P2 + P3 +P I
PARALELO:
I I = I1 + I2 + I
E V1 V2 V3 E =V1 = V2 = V
I P = P1 + P2 + P
2.3.- NODO – MALLA – RAMA
NODO: es el punto de unión o empalme de dos o más elementos de circuito
MALLA: es una trayectoria donde se verifica el concepto de circuito RAMA: es una parte o trayectoria de un circuito eléctrico que une dos o más nodos especiales o con ´´pedigree´´
10 Ism
(^7) mA 1 mA
Vs 10 V
Vs3 50 V
2.5.- CONEXIÓN DE FUENTES
Las fuentes de voltaje, así como las de corriente se pueden conectar entre si, tanto en serie como en paralelo; asimismo se pueden reducir entre ellas. a). FUENTES DE VOLTAJE CONECTADAS EN SERIE
Dos o más fuentes de voltaje se pueden conectar en serie indistintamente, si son de igual valor o de diferente valor.
b). FUENTES DE VOLTAJE CONECTADAS EN PARALELO
Dos o más fuentes de voltaje SOLO se pueden conectar en paralelo si son de igual valor.
SI!! NO!! c). FUENTES DE CORRIENTE CONECTADAS EN SERIE Dos o más fuentes de corriente SOLO se pueden conectar en serie, si son de igual valor. Is 10mA
d). FUENTES DE CORRIENTE CONECTADAS EN PARALELO
Dos o más fuentes de corriente se pueden conectar en paralelo indistintamente; si son de igual valor o de diferente valor.
50 Vs1 V
Vs2 (^20) V
Vtotal 70 V
Vs 50 V
Vs 20 V
Itota 80 mA
Is 70 mA 10 Is mA
Is 10 mA
Is 70 mA
Itotal 60 mA
2. 6 .- REDUCCION DE FUENTES
a). REDUCCION DE FUENTES DE VOLTAJE Dos o más fuentes de voltaje se pueden reducir, SOLO si están en SERIE, sumándolas o restándolas.
b). REDUCCION DE FUENTES DE CORRIENTE
Dos o más fuentes de corrientes se pueden reducir, Solo si están en PARALELO, sumándolas o restándolas.
2.7 .- RESISTENCIA ELECTRICA
Resistencia, es la propiedad de oposición que presentan los materiales a la circulación de la corriente eléctrica; depende de la naturaleza del material, de su temperatura y de sus dimensiones: x l R = ------------ S Dónde: R = resistencia eléctrica en ohmios [ Ω ] l = longitud del conductor en mts S = área transversal del conductor en mm 2 = resistividad del material en: ohm x mm 2 mts
La suma algebraica de las corrientes que llegan a un nodo es igual a cero. “Agüita que entra, agüita que sale” Σ I i = 0
Aplicando la ley de corrientes de Kirchoff:
Para el nodo 3: IE7 = IE8 + IE
Para el nodo 6: IE5 + IE10 + IE11 = 0
Para el nodo 7: IE6 + IE9 + IE8 + IE11= 0
2.10.- CONVENCION DE POLARIDADES Y ELECCION DE SIGNOS EN LA LEY DE VOLTAJES DE KIRCHOFF
Para resistencias: la polaridad es + por donde entra la corriente
I +
Para fuentes de voltaje: la corriente siempre sale del polo + de la Fuente
- + I
1 2 3 A
5
4 6 7
E
E
E
E
E
E6 E
E
E
E
E
E
v
Para fuentes de corriente: la polaridad se considera según el criterio de traslación del agua; el agua se traslada de mayor (+) altura a menor altura (-)
ELECCION DE SIGNOS:
De – a + = + De + a -- = --
2.11.- PROCEDIMIENTO PARA EL CALCULO DE VOLTAJES, CORRIENTES Y POTENCIAS EN CIRCUITOS ELECTRICOS MEDIANTE EL METODO DE CORRIENTES DE RAMA 1er paso
- Determinar las ramas
- Asignar corrientes en cada rama nombrándolas: I1, IA, etc
2do. Paso
- Determinar polaridades para cada elemento de circuito según la convención de polaridades explicadas
3er. Paso
- Aplicar la ley de Voltajes de Kirchoff utilizando la elección de signos explicadas anteriormente.
- Aplicar la ley de Corrientes de Kirchoff para cada nodo característico o con “pedigree”
4to. Paso
- Resolver algebraicamente las ecuaciones obtenidas por ambas leyes para hallar el valor de las Corrientes de rama y a partir de esos valores determinar los valores de Corrientes de malla, voltajes y potencia de cada elemento de circuito.
- Observar que siempre se obtienen la misma cantidad de ecuaciones para el mismo número de incógnitas.
Marzo del 2025
