análisis de circuitos

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UNIDAD 1 VARIABLES Y LEYES DE CIRCUITOS
TUTOR: MANUEL ENRIQUE WAGNER
GRUPO Nº 243003_11
MANUEL IGNACIO GARCIA SUAREZ
COD.11442329
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
ANALISIS DE CIRCUITOS 243003_11
MARZO 2016

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INTRODUCCIÓN
Mediante el desarrollo de esta unidad se pretende reforzar los conceptos básicos de las
principales formulas y teorías que serán utilizadas en esta materia, se pondrán en práctica
análisis de resistencias en serie y paralelo así como su respectivo calculo en un circuito, se
procederá a hacer el respectivo montaje en una protoboard para su respectiva comprobación
por medios físicos.

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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................... 2
TABLA DE CONTENIDO ...................................................................................................................... 3
TABLA DE ILUSTRACIONES .............................................................................................................. 4
DESARROLLO ....................................................................................................................................... 5
Investigación de conceptos básicos................................................................................................ 5
Tabla con los valores hallados en cada uno de los componentes del circuito fase 1. .........18
CONCLUSIONES.................................................................................................................................19
BIBLIOGRAFÍA.....................................................................................................................................20

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LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Flujo de corriente, carga y voltaje en un circuito. ....................................................... 6
Ilustración 2 Medición de corriente y tensión en un circuito............................................................ 7
Ilustración 3 Generador bipolar de corriente alterna de inductor giratorio. .................................. 8
Ilustración 4 Capacitores.....................................................................................................................11
Ilustración 5 Modelo básico de capacitores.....................................................................................11
Ilustración 6 Aplicación de modelo de capacitores.........................................................................12
Ilustración 7 Modelo básico de inductores.......................................................................................12
Ilustración 8 Medición de un inductor ...............................................................................................13
Ilustración 9 Confluencia de tres ramas ...........................................................................................14
Ilustración 10 Ley de mallas de Kirchhoff.........................................................................................14
Ilustración 11 Diagrama circuito serie...............................................................................................15
Ilustración 12 Diagrama circuito paralelo.........................................................................................16

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DESARROLLO
Investigación de conceptos básicos
Corriente:
Corriente eléctrica o intensidad eléctrica, es el flujo de carga eléctrica por unidad de
tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas en el interior del
material (electrones). En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s,
(Culombios sobre segundo) unidad que se denomina amperio (A).
Voltaje:
Sinónimo de tensión eléctrica y de diferencia de potencial, es el trabajo por unidad de
carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para que ésta se
mueva de un lugar a otro. Se mide en Voltios (V). También se define como una magnitud
física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
Potencia:
La potencia eléctrica o intensidad, es la relación de paso de energía de un flujo por
unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un
elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades
es el vatio “watt” (W).
Energía:
El término energía (del griego ἐνέργεια enérgeia, ‘actividad, operación’; de
ἐνεργóς energós, ‘fuerza de acción’ o ‘fuerza trabajando’) tiene diversas acepciones y
definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o
poner en movimiento. En física, “energía” se define como la capacidad para realizar
un trabajo.
Resistencia:
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones
al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema
Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al
físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

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Ley de Ohm:
Según el postulado general es, el flujo de corriente en amperios que circula por un
circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e
inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán George Simone Ohm, es
una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los
valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:
1. Tensión o voltaje "E", en volt (V).
2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).
3. Resistencia "R" en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito.
Ilustración 1 Flujo de corriente, carga y voltaje en un circuito.
Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga
eléctrica "R" y la circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I
" suministrado por la propia pila.
Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente
eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la
intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional.
Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa,
cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre
que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.
Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es
directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta
o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o
disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia
conectada al circuito se mantenga constante.

7. 7
La ley de Ohm, establece que la corriente eléctrica (I) en un conductor o circuito, es
igual a la diferencia de potencial (V) sobre el conductor (o circuito), dividido por la
resistencia (R) que se opone al paso.
 (I) es la corriente que pasa a través del objeto en amperios.
 (V) es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios.
 (R) es la resistencia en ohmios (Ω).
Ejemplo: Supongamos que tenemos una resistencia R de una serie de 4 resistencias,
que no conocemos su valor, pero podemos medir la tensión en sus bornes y la corriente
que la atraviesa. Estas mediciones las hacemos con dos probadores como muestra la
figura, uno trabajando como amperímetro y el otro como voltímetro.
Ilustración 2 Medición de corriente y tensión en un circuito.
Aplicando la Ley de Ohm calcularemos el valor de R:
La figura del triángulo nos puede ser útil para despejar la
Incógnita deseada.
Así R = V / I
O sea R = 4,17 v / 13,9 mA = 300 Ω
La resistencia vale 300 Ω

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Fuentes AC:
Por razones geométricas, en estas máquinas se cumple que, a constancia de velocidad
de giro del eje, el flujo magnético que atraviesa las bobinas es aproximadamente función
sinusoidal del tiempo, y por consiguiente su derivada d /dt también lo es, y en
consecuencia la tensión inducida E, (que es proporcional a esa derivada, también lo es).
Ilustración 3 Generador bipolar de corriente alterna de inductor giratorio.
La frecuencia producida, si p es el nº de pares de polos, y n la velocidad de giro
(revoluciones/s) es:
f= p n
Fuentes DC: Es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro,
en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos
del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse
básicamente como fuentes de alimentación lineal y conmutada. Las lineales tienen un
diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la
corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente.
Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y
normalmente más eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a
averías.
La fuente se compone de cuatro bloques principalmente:
Transformador, Rectificador, Filtro y Regulador o Estabilizador.

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Funcionamiento:
• El Transformador proporciona una tensión alterna sinusoidal, aumenta o disminuye la
amplitud de una tensión alterna, mantiene la frecuencia y proporciona aislamiento
galvánico.
• El Rectificador proporciona una señal pulsante, compuesta de una señal continua y
rizada.
• El Filtro proporciona una señal continua, reduce el rizado de la tensión, aísla la
componente alterna de la continua y asegura un comportamiento lineal.
• El Regulador tratan de mantener una tensión estable en la carga, con una
realimentación negativa, que detecta variaciones de tensión de salida. En algunos
casos suelen usarse Estabilizadores pero sus características de salida no suelen ser
muy buenas.
Transductores e interruptores:
Transductor: Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física
(por ejemplo, fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro.
Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés.
Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los
calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares
(temperaturas), los velocímetros (velocidad).
Cualquier sensor o transductor necesita esta calibrado para ser útil como dispositivos
de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se establece la relación
entre la variable medida y la señal de salida convertida.
Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo
de la forma de la señal convertida.
Los dos tipos son:
 Transductores analógicos
 Transductores digitales
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo
voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable
física que se mide.

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Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un
conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden
ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la
variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más
compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la
automatización y en el control de procesos.
Características deseables de los transductores
Exactitud
La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por
exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores
sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la
variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.
Precisión
La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa
que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La
dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.
Rango de funcionamiento
El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en
todo el rango.
Velocidad de respuesta
El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en
un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.
Calibración
El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar
a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe
necesitar una calibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para
indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso,
lo cual hace necesaria su calibración.
Fiabilidad
El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar sujeto a fallos frecuentes durante
el funcionamiento.
Sensores e interruptores
La selección se basa en la decisión sobre cuál es el sensor más adecuado. Esto
depende del material del objeto el cual debe detectarse.

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Si el objeto es metálico, se requiere un sensor inductivo. Si el objeto es de plástico,
papel, o si es líquido (basado en aceite o agua), granulado o en polvo, se requiere un
sensor capacitivo. Si el objeto puede llevar un imán, es apropiado un sensor magnético.
Para elegir un sensor adecuado se deben seguir estos cuatro pasos:
 FORMA DE LA CARCASA
 DISTANCIA OPERATIVA.
 DATOS ELECTRÓNICOS Y CONEXIONES
 GENERALIDADES
Capacitores e inductores:
Capacitores:
También conocidos como condensadores. Dispositivo que es capaz de acumular cargas
eléctricas.
Ilustración 4 Capacitores
Básicamente un capacitor está constituido por un conjunto de láminas metálicas
paralelas separadas por material aislante.
Ilustración 5 Modelo básico de capacitores

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El campo eléctrico es proporcional a la tensión entre las placas (láminas) e
inversamente proporcional a la distancia que las separa.
Aplicaciones: Actualmente se utiliza para la elaboración y fabricación de baterías de
automóviles, condensadores en diferentes aparatos electrónicos, pilas, etc.
Ilustración 6 Aplicación de modelo de capacitores
Inductores:
Consisten en un hilo conductor enrollado en forma de bobina. Al pasar una corriente a
través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético.
Ilustración 7 Modelo básico de inductores
Al tener el alambre arrollado, se denomina excitación magnética a la causa que origina
el campo magnético y el valor de la excitación magnética está dada por:
𝐻 =
𝑁 ∗ 𝑖
𝑙

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N: Es la cantidad de espiras.
l: Longitud de la bobina.
De acuerdo con la ley de Faraday, como la fuerza de un campo magnético (B) que pasa
a través de un alambre aumenta, habrá un aumento en el número de líneas de campo
magnético, y por lo tanto una tensión inducida, creada en el arco de alambre.
Ilustración 8 Medición de un inductor
 Si la fuerza disminuye también habrá una fuerza electromagnética inducida
establecida en el bucle, pero con la polaridad opuesta.
 La ley de Lenz indica la polaridad inducida de la fuerza electromagnética.
Leyes de Kirchhoff:
Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes básicas del
Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) para circuitos de baja frecuencia, y forman la
base de la Teoría de Circuitos y de gran parte de la Electrónica.
Pueden enunciarse en la forma siguiente:
Primera Ley de Kirchhoff. “Ley de nodos”.
La suma algebraica de las corrientes entrantes y salientes a un nodo, es cero (ley de
conservación de la carga).
Nota: Un nodo en un circuito es un punto en el que confluyen varias corrientes.
Ejemplo:

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Ilustración 9 Confluencia de tres ramas
La consideración de que una corriente es entrante o saliente se hace en principio de
una forma totalmente arbitraria, ya que si una corriente I es entrante, se puede sustituir
por una corriente (I) saliente y viceversa. El sentido real de la corriente dependerá de
cuál de los dos signos sea numéricamente el correcto. Lo importante que en el nodo la
suma de lo que entra e igual a lo que sale, por eso se habla de conservación de la carga.
En un nodo no se crean ni desaparecen cargas eléctricas. Dicho de un modo más
formal, en un nodo no hay fuentes ni sumideros de cargas.
Segunda Ley de Kirchhoff. Ley de mallas.
En un circuito cerrado o malla, la suma algebraica de las diferencias de potencial entre
los extremos de los diferentes elementos, es cero (ley de conservación de la energía).
Nota: Es muy importante entender que esto ocurre en cualquier camino cerrado por el
que circulemos en un circuito y sin importar si lo hacemos en sentido horario o sentido
anti horario.
Ejemplo: Dado el siguiente circuito vamos a circular a partir del punto (e) y en sentido
horario, partiendo de (e) y volviendo a (e).
Por supuesto que tenemos que conocer o presuponer las caídas de potencial o tensión
en cada componente por el cual pasaremos al circular.
Ilustración 10 Ley de mallas de Kirchhoff
+ Vae – Vab – Vbc – Vcd – Vde = 0

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También podríamos haber circulado en sentido anti horario y obtener la siguiente
ecuación, partiendo de (e) y volviendo a (e):
+ Vde + Vcd + Vbc + Vab – Vae = 0
Circuitos Serie:
Se define como aquel circuito en el que la corriente eléctrica tiene un solo camino para
llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. El voltaje total del
circuito, es decir, el que proporciona la fuente de poder, será igual a la sumatoria de
todos los voltajes individuales de los elementos que componen el circuito. La resistencia
equivalente en un circuito eléctrico en serie es la sumatoria de los valores de cada una
de las resistencias que lo integran.
Ilustración 11 Diagrama circuito serie.
Corriente Total (IT):
𝐼𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝐼𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
Voltaje Total (VT): es el voltaje de la fuente (Vf)
𝑉𝑓 = 𝑉𝑅1 + 𝑉𝑅2
𝑉𝑓 = (𝐼 𝑇 𝑅1 ) + (𝐼 𝑇 𝑅2)
Resistencia Equivalente
( 𝑅 𝑒𝑞): 𝑅 𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2

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Circuito Paralelo:
Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se
separa en cada nodo. El voltaje en un circuito en paralelo es el mismo en todos sus
elementos. La corriente eléctrica total del circuito será igual a la sumatoria de todas las
corrientes individuales de los elementos que lo componen. La equivalencia de un circuito
en paralelo es igual al inverso de la suma algébrica de los inversos de las resistencias
que lo integran, y su valor siempre será menor que cualquiera de las resistencias
existentes en el circuito.
Ilustración 12 Diagrama circuito paralelo.
Voltaje Total (VT): es el Voltaje de la fuente (Vf)
Corriente Total (IT):
𝐼 𝑇 = 𝐼1 + 𝐼2
𝐼 𝑇 = (
𝑉𝑓
𝑅1
) + (
𝑉𝑓
𝑅2
)
Resistencia Equivalente (R):
1
𝑅 𝑒𝑞
= (
1
𝑅1
) + (
1
𝑅2
)
𝑅 𝑒𝑞 = (
1
𝑅1
) + (
1
𝑅2
)
Cuando únicamente existen dos tipos de resistencia, se puede emplear la siguiente
fórmula para calcular la resistencia equivalente:

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𝑅 𝑒𝑞 = (
(𝑅1)(𝑅1)
𝑅1 + 𝑅2
)
División de Voltaje:
El voltaje Vs(t) se divide en los voltajes que caen en las resistencias R1 y R2.
Esta fórmula sólo es válida si la salida v2(t) está en circuito abierto (no circula
corriente por los terminales donde se mide v2(t)).
División de Corriente:
Análogamente, la corriente Is(t) se divide en las corrientes que atraviesan las dos
conductancias.

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Tabla con los valores hallados en cada uno de los componentes del circuito fase 1.
R N° Valor 𝑽 𝑪 𝑰 𝑪
1 22Ω 4.7 V 13.4 mA
2 330 Ω 1.1 V 10.9 mA
3 120 Ω 1.1 V 9.17 mA
4 560 Ω 119m V 1.75 mA
5 510 Ω 4.07 V 1.25 mA
6 510 Ω 4.07 V 1.25 mA
7 68 Ω 119m V 1.75 mA
8 2.2k 1.18 V 1.31 mA
9 4.7k 1.18 V 240 µA
10 4.7k 53m V 11.3 µA
11 12 Ω 50.3m V 228 µA
12 220 Ω 50.3m V 228 µA
13 1k 107m V 1.07 mA
14 100 Ω 107m V 1.07 mA
15 100 Ω 3.95 V 1.19 mA
16 10 Ω 3.93 V 1.19 mA
17 3.3k 3.93 V 1.19 mA
𝑾 𝒕 0.0671 W
𝑰 𝒕 0.01342 A
𝑹𝒕 372.4 Ω
Tabla 1 de valores
Procedimiento matemático ordenado en que se aprecie la forma correcta en que se hallaron
los respectivos valores.
Para hallar los respectivos valores se hace uso del siguiente procedimiento.
Haciendo uso de las diferentes fórmulas presentadas en la ley de ohm ley de watt, hemos
obtenido los datos de:
𝑹𝒕 =
𝑽
𝑰
𝑰 𝒕 =
𝑽
𝑹
𝑾 𝒕 = (𝑽)(𝑰)

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CONCLUSIONES
Como conclusiones hemos obtenido:
 Afianzar conceptos básicos que veremos en el desarrollo de esta unidad.
 Obtención de valores en un circuito resistivo.
 Calcular el valor de resistencias en serie y paralelo.
 Determinar el uso de las diferentes fórmulas planteadas en las leyes de Ohm y Kirchhoff.

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BIBLIOGRAFÍA
Normas APA, (2015). Recuperado de la página http://normasapa.com
UNAD, (SF). Guía Integrada de Actividades. Recuperado del sitio de internet. URL:
http://campus06.unad.edu.co/ecbti05/pluginfile.php/35501/mod_resource/content/2/243003_GUIA_IN
TEGRADA_DE_ACTIVIDADES_2016_12.pdf
UNAD, (SF). Recuperado del sitio de internet. URL:
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
UNAD, (SF). Recuperado del sitio de internet. URL:
https://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/Resistores.pdf
UNAD, (SF). Recuperado del sitio de internet. URL:
http://www.circuitoselectronicos.org/2014/06/analisis-circuitos-en-serie-y-en-paralelo.html