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CORRIENTE ELÉCTRICA - Coggle Diagram
CORRIENTE ELÉCTRICA
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ELEMENTOS BÁSICOS
Fuentes de tensión
Resistencia
Condensador
Conector
Nudo
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Rama
Malla
Tierra
ECUACIÓN DE UNA RAMA DE UN CIRCUITO
Todos los elementos de una rama de un circuito están conectados en serie y, por tanto, están recorridos por la misma intensidad de corriente
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Voltímetro
Amperímetro
Polímetro o multímetro
REGLAS DE KIRCHHOFF
PRIMERA: La suma de todas la corrientes que entran en un nodo debe ser igual a la suma de todas las corrientes que salen del nodo
SEGUNDA: La suma algebraica de los cambios de potencial alrededor de cualquier trayectoria de circuito cerrado (bucle) debe ser cero
TEOREMA DE THÉVENIN
Cualquier circuito lineal puede simplificarse a una fuente de tensión y una resistencia en serie
CIRCUITO RC
Formado por una resistencia y un condensador en serie
Importante en el estudio de efectos transitorios
La carga y descarga del condensador siguen una función exponencial
CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR
La corriente es máxima al inicio y disminuye exponencialmente
La tensión en el condensador aumenta exponencialmente
CONSTANTE DE TIEMPO RC
Tiempo necesario para que el condensador se cargue al 63%
EFECTOS TRANSITORIOS
Fenómenos temporales en circuitos con elementos capacitivos
Importantes durante varias constantes de tiempo
Pueden ser deseados o no deseados en el funcionamiento del circuito
REGLAS DE KIRCHHOFF Y ANÁLISIS DE CIRCUITOS
LEY DE NUDOS
La suma de las corrientes entrantes en un nudo
es igual a la suma de las corrientes salientes
LEY DE MALLAS
La suma de las fem en una malla es igual a la caída de potencial en las resistencias de esa malla
MÉTODO SISTEMÁTICOS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS
● Paso 1: Seleccionar las mallas elementales
● Paso 2: Asignar una corriente a cada malla
● Paso 3: Identificar las ramas compartidas
● Paso 4: Aplicar la ley de las mallas
● Paso 5: Resolver el sistema de ecuaciones
● Paso 6: Determinar el sentido real de las corrientes
ANÁLISIS vs. DISEÑO DE CIRCUITOS
● Análisis de circuitos: predecir corrientes, caídas de tensión y potencias en un circuito conocido
● Diseño de circuitos: determinar las características de los elementos para lograr un comportamiento deseado
● Ambos procesos son fundamentales en ingeniería eléctrica
RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES
Métodos comunes: eliminación gaussiana, regla de Cramer, etc
La elección del método depende de la complejidad del sistema
Es importante verificar los resultados:
Signos +/- indican dirección de la corriente
Cálculo de potencias disipadas en resistencias
Determinación de potencia suministrada/consumida por fuentes
PUENTE DE WHEATSTONE
Utilizado para medir resistencias desconocidas
Componentes: 4 resistencias, 1 galvanómetro, 1 fuente
FUERZA ELECTROMOTRIZ Y POTENCIA DISIPADA
FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem):
Mantiene en movimiento las cargas en un circuito
Compensa la pérdida de energía por efecto Joule
Se mide en voltios (V)
No es realmente una fuerza, sino una diferencia de potencial elctrostático
POTENCIAL ELECTROSTÁTICO: energía por unidad de carga en un punto
CAÍDA DE POTENCIAL: diferencia de potencial negativa entre dos puntos
FUERZA ELECTROMOTRIZ O TENSIÓN: diferencia de potencial positiva entre dos puntos
FUENTE DE TENSIÓN IDEAL
Proporciona una fem constante al circuito
Mantiene una diferencia de potencial constante entres sus bornes
Tiene polaridad definida
El sentido convencional de la corriente va del + al -
Tienen una pequeña resistencia interna (r)
Limita la intensidad máxima que puede suministrar la fuente
Previene cortocircuitos y corrientes infinitas
La resistencia interna disipa energía
BALANCE ENERGÉTICO
Potencia de entrada de la fuente
Potencia disipada en resistencia interna:
Potencia de salida:
Eficiencia de la batería:
FUENTES EN SERIE
La fem total es la suma o resta de las fem
Resistencia interna total es la suma de las resistencias internas
FUENTES EN PARALELO
Han de tener misma fem y resistencia interna
Reduce la resistencia interna total
Permite alcanzar mayores intensidades y potencias de salida
RESISTENCIA vs RESISTIVIDAD
Resistencia (R): característica del cable o componente
Resistividad (p): propiedad intrínseca del material
Influye longitud, área de sección y material
Si la resistencia depende de la temperatura el material sigue siendo óhmico si no depende de la intensidad de corriente
INTERPRETACIÓN MICROSCÓPICA DE LA RESISTENCIA
Estructura cristalina de los metales
Electrones chocan con núcleos atómicos
Velocidad de deriva de los electrones es muy baja
REPRESENTACIÓN DE RESISTENCIAS
Tipos: fijas y variables
RESISTENCIAS EN SERIE
Conexión de - de una a + de otra
Resistencia equivalente: suma de resistencias individuales
Caída de potencial total es la suma de caídas de individuales
RESISTENCIAS EN PARALELO
y - están unidos
Caída de potencial es igual en todas las ramas
Resitencia equivalente: inverso de la suma de inversos
Movimiento de cargas a través de un conductor
Unidad de medida: Amperio (A)
Sentido de la corriente del positivo al negativo
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Medida de la capacidad de un material para conducir electricidad
Relación entre densidad de corriente y campo eléctrico
Sigma varía según el material
LEY DE OHM
Relación entre voltaje, corriente y resistencia
Ecuación fundamental
Existen materiales óhmicos y no óhmicos
LEY DE JOULE: TRANFORMACIÓN DE ENERGÍA
Conversión de energía eléctrica en calor (efecto Joule)
Influye resistencia, tiempo y corriente
POTENCIA ELÉCTRICA
P = V x I
Unidad Vatio (V)
