El documento describe los conceptos básicos de los circuitos eléctricos, incluyendo las unidades del Sistema Internacional, los elementos de un circuito como resistencias, inductancias y capacitancias, y los tipos de fuentes como fuentes independientes de voltaje y corriente y fuentes dependientes. Explica las magnitudes eléctricas fundamentales como carga, corriente e intensidad y diferencia de potencial.

2. ELEMENTOS DEL CIRCUITO ELÉCTRICO ELECTRONICA GENERAL ANGELA MARIA GUERRERO BAYONA Febrero, 2011

3. UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) Magnitudes eléctricas y unidades del Sistema Internacional En la época de 1980 los países que adoptaron el metro como unidad fundamental de longitud que han ido implantando progresivamente, y como obligatorio se denominado Sistema Internacional de Unidades (SI). El SI es el adoptado por la conferencia general de pesas y medidas (CGPM), y adoptado a partir de 1889 por la comunidad económica europea. Las unidades de medida adoptadas por el sistema internacional se clasifican en Tres grandes grupos: (a) básica, (b) suplementarias, (c) derivadas. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

4. TABLA 1.1 Unidades SI básicas CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

5. Unidades Suplementarias Estas unidades no se clasifican bajo unidades bases o unidades derivadas Unidades Derivadas Estas son expresadas algebraicamente en términos de unidades base y/o unidades suplementarias. Los símbolos de estas unidades se obtienen por medio de símbolos matemáticos de multiplicación o división. Por ejemplo: velocidad es expresada como metro por segundo (m/s). CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

6. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero TABLA 1.2 Prefijos de los Múltiplos y Submúltiplos del SI

7. Circuito Eléctrico Un circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos unidos Entre sí, de tal forma, que pueda fluir una corriente eléctrica a través de ellos. Para que a través de un circuito eléctrico pueda fluir corriente, se debe Tener en cuenta que al menos uno de los elementos que hacen parte del Circuito debe ser una fuente de energía, la cual suministrará a los demás elementos la energía necesaria para su funcionamiento; ésta fuente podrá ser de Voltaje o de Corriente. Adicionalmente, los elementos que se encuentran interconectados deberán describir trayectorias cerradas lo cual garantizará el flujo constante de electrones a través de ellos. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

8. FIGURA. Ejemplo de un Circuito Eléctrico CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

9. Magnitudes de un circuito: Carga y corriente eléctrica (Intensidad) La corriente eléctrica o intensidad se define como el cambio respecto al Tiempo del flujo de carga a través de un conductor eléctrico en una dirección dada. La carga , es una propiedad física intrínseca de la materia, que la caracteriza Y por la cual sufre la “Interacción Electromagnética”. Su unidad de medida según el Sistema Internacional de unidades ( SI ) es el Culomb y se representa constantemente con la letra “q”. El valor absoluto de la carga eléctrica, ya sea del protón o el electrón es de: q = 1.6 x 10-19 culombios. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

10. Se clasifica arbitrariamente en carga positiva a los protones y negativa a los electrones; considerándose, que las cargas del mismo signo se repelen mientras que las de signo contrario se atraen. Si el número de electrones es mayor que el de protones está cargado negativamente. El movimiento de cargas forma una corriente eléctrica. Como convención, se considera el flujo de corriente positivo cuando es opuesto al flujo de Electrones. Corriente eléctrica debido al movimiento de cargas en un conductor CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

11. La corriente eléctrica o intensidad también puede definirse como el flujo De carga a través de un conductor eléctrico por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el Amperio (A), el cual equivale a una carga que se mueve con una rapidez de 1(C/s) Culombios por segundo y se representa constantemente con la letra “i”. En otras palabras, la corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas a través de un circuito cerrado generadas por una fuente de energía. Diagrama descriptivo de la corriente eléctrica en un circuito CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

12. La expresión matemática que la describe en función de la carga eléctrica es: I= corriente en Amperios q =carga en Coulomb t = tiempo en segundos CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

13. Tensión o diferencia de potencial La tensión o diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se define como el trabajo necesario para mover una carga unitaria entre Dichos puntos. Se mide en Voltios (V). Diagrama descriptivo de voltaje en un circuito CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

14. Supongamos que por el Terminal A de un elemento entra una corriente eléctrica, atraviesa el elemento y sale por el Terminal B. lo cual requiere un gasto de energía. Entonces, podemos decir que entre los dos terminales existe un voltaje o diferencia de potencial. Por lo tanto el voltaje entre dos puntos es una medida del trabajo realizado para mover una carga eléctrica a través del elemento. Al igual que en el caso de la corriente eléctrica, el Voltaje se puede describir matemáticamente de la siguiente forma: Donde: q es la carga eléctrica y W el trabajo realizado CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

15. Dos representaciones diferentes para la misma tensión CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

16. DIRECCIÓN DE REFERENCIA Si una corriente positiva entra por el Terminal positivo, entonces podemos inferir que una fuerza externa está impulsando la corriente y por tanto, el elemento está recibiendo energía, en este caso podemos afirmar que el elemento está consumiendo energía. Por otra parte, si una corriente positiva sale por el Terminal positivo, el elemento está entregando energía al circuito. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

17. En las Figuras 10a y 10b el elemento está absorbiendo energía. Podemos observar como en ambos casos una corriente positiva entra por el terminal positivo, en otras palabras tanto en 10a como en 10b se está consumiendo energía, mientras que en las Figuras 10c y 10d una corriente positiva está saliendo por el terminal positivo del elemento, por tanto es él quien suministra energía. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero Diferentes relaciones voltaje corriente

18. ELEMENTOS CIRCUITALES Resistencia : La resistencia es una medida de la oposición que presenta un material ante el paso de corriente eléctrica. Cuanto mayor es la resistencia más difícil es el paso de corriente en forma de calor. La resistencia es el elemento del circuito en el que se disipa energía eléctrica. La unidad de resistencia es el Ohmio y se representa con la letra griega ( Ω ). En el mercado se encuentra una gran variedad de tipos de resistencia: fijas y variables cuya construcción está hecha de carbón, de hilos enrollados, etc., CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

19. Inductancia: es una medida de la capacidad que tienen los inductores para almacenar energía magnética, que después devuelve al circuito en Forma de corriente, su unidad es el Henrio (H). Su símbolo es: símbolos de la inductancia CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

20. Capacitancia: es una medida de la capacidad que tiene un condensador para almacenar energía en forma de voltaje, su unidad es el Faradio (F). La simbología es: símbolos del Condensador CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

21. Conductancia : es una medida de la capacidad que tiene un elemento para permitir el flujo de la corriente, se determina mediante el inverso del valor de la resistencia, su unidad es el Siemens (S). FUENTES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES Circuito Eléctrico : Es el conjunto de elementos activos y pasivos interconectados entre si, por donde existe al menos una trayectoria cerrada para el flujo de la corriente. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

22. Elementos activos : Los elementos activos conocidos también como fuentes o generadores son aquellos encargados de suministrar energía al circuito eléctrico durante un tiempo grande. Elementos pasivos : Son aquellos que no generan energía por sí solos sino que la reciben de un elemento activo, por ejemplo la resistencia que disipa la energía, el condensador que almacena la energía como un campo eléctrico y la inductancia que almacena la energía en forma de campo magnético. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

23. Fuentes Independientes de Voltaje Son aquellas que mantienen el mismo voltaje en sus terminales, independientemente de la cantidad de corriente que circule a través de ella. Su simbología es: CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

24. Fuentes Independientes de Corriente Son aquellas que entregan el mismo flujo de corriente, independientemente del valor de voltaje entre sus terminales. El símbolo se presenta a continuación: CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

25. Fuentes de Voltaje dependientes El voltaje que generan está en función de otra variable que puede ser otro voltaje o corriente en alguno de los elementos del circuito, tal como lo muestra la simbología: CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

26. Fuentes de Corriente dependientes La corriente que producen está en función de otra variable que puede ser otra corriente o voltaje en alguno de los elementos del circuito. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

27. EJEMPLO 1 Determinar la potencia absorbida o suministrada por r los elementos representados en la siguiente Figura a y b. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

28. SOLUCION La potencia se expresa como el producto del voltaje por la corriente por lo tanto la expresión seria: En la figura (a) la corriente positiva sale por el terminal positivo del voltaje. En la figura (b) la corriente positiva entra por el terminal positivo del voltaje CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

29. EJEMPLO 2 Determinar la potencia absorbida o suministrada por r los elementos representados en la siguiente Figura a y b. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

30. SOLUCION La potencia se expresa como el producto del voltaje por la corriente por lo tanto la expresión seria: En la figura (a) la corriente positiva sale por el terminal negativo del voltaje En la figura (b) la corriente positiva entra por el terminal positivo del voltaje CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

31. EJERCICIO 1 1. Determinar la potencia absorbida por los elementos representados en la siguiente Figura (a). CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

32. EJERCICIO 2 2. Encuentre la potencia suministrada o consumida por los elementos del circuito en la siguiente Figura a y b. a) P12 = -12w; P4 = 4W; P8 = 8W b) P24 = -48w; P16 = 32w ; P8 = 16w El signo menos indica que genera energía CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

33. EJERCICIO 3 Encuentre la potencia suministrada o consumida por los elementos del circuito en la siguiente Figura. b) P24 = -72w; P12=36w ; P12 = 36w El signo menos indica que genera ( entrega) energía. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero

34. CONCEPTOS GENERALES SOBRE CIRCUITOS ELECTRONICA GENERAL Ángela María Guerrero