Tema 1. Introducción a los circuitos. Objetivo de la actividad

Análisis de circuitos eléctricos

Tema 1. Introducción a los circuitos

eléctricos y sus unidades

eléctricos y sus unidades

Objetivo de la actividad

Al finalizar la actividad serás capaz de:

• Mencionar la importancia de los circuitos en las diversas áreas de especialización de la ingeniería eléctrica.

• Mencionar los sistemas de unidades y las unidades utilizadas en ingeniería eléctrica.

• Definir ampliamente los conceptos de carga, corriente, voltaje, potencia y energía.

Temas

Introducción a los Circuitos Eléctricos

En la ingeniería eléctrica, por lo general existe el interés de comunicar o de transferir energía de un punto a otro. Por lo comunicar o de transferir energía de un punto a otro. Por lo tanto, requerimos interconectar los dispositivos que forman un circuito eléctrico.

“Electricity for the Future." Online .

Encyclopædia Britannica Online. 13 Apr. 2008

http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx :80/eb/art-94737

Sistema de Unidades

Sirve para establecer un lenguaje común; vamos a utilizar el Sistema Internacional de Unidades (SI), que utilizar el Sistema Internacional de Unidades (SI), que tiene 6 unidades básicas:

– Metro (m) – Kilogramo (kg) – Ampere (A) – Kelvin (K) – Segundo (s) – Candela (cd)

Metric System: Use in World Trade." Online . Encyclopædia Britannica Online. 15 Apr. 2008

http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx:80/eb/art-82784

Sistema Internacional de Unidades

"weights and measures." Online Art. Encyclopædia Britannica Online. 15 Apr. 2008 <http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx:80/eb/art-54141>.

Sistema de unidades

Magnitud Símbolo Unidad SI Descomposición Unidad CGS Longitud l metro (m) m centímetro (cm) Masa m kilogramo (kg) kg gramo (g) Tiempop t segundo (s)g ( ) s segundo (s) Corriente Eléctrica I ampere (A) A ampere (A)

Energía W joule (J) kg m2_s-2 _erg Densidad de Energía w joule/metro3_(J/m3_{) kg m}-1_s-2 _erg/cm3

Fuerza F newton (N) kg m s-2 _{dina (dyn)} Potencia P watt (W) kg m2_s-3 _{watt (W)} Densidad Corriente J ampere/metro3_(A/m3_{) A m}-2 _A/cm2

Permeabilidad μ henry/metro (H/m) m kg s-2_A-2 _G/Oe A t i d ió L h (H) k 2_A2 2 _{h (H)} Autoinducción L henry (H) kg m2_A-2_s-2 _{henry (H)} Flujo Magnético Ф weber (Wb) kg m2_A-1_s-2 _maxwell Densidad de Flujo B tesla (T) weber/metro2_(Wb/m2_{) kg A}-1_s-2 _{gauss (G)} Intensidad de Campo H ampere/metro (A/m) A m-1 _{oersted (Oe)}

Imanación M ampere/metro (A/m) A m-1 _{gauss (G)} Potencial Magnético A weber/metro (Wb/m) kg m A-1_s-2 _maxwell/cm

Prefijos del SI

Multiplicador Prefijo Símbolo

1012 _{tera T} 109 _{giga G} 106 _{mega M} 103 _{kilo K} 10-3 mili m 10-6 _{micro µ} 10-9 _{nano n} 10-12 _{pico p}

• Base para describir todos los fenómenos eléctricos. • La carga eléctrica existe en cantidades discretas que

Carga

• La carga eléctrica existe en cantidades discretas, que son múltiplos enteros de la carga del electrón.

• Los efectos eléctricos pueden atribuirse a la separación de cargas y al movimiento de éstas.

electrón Átomo Átomo Carga de un electrón 1.60218 x 10 –19 C 1 C = carga de 6.24 x 10 18 electrones

Corriente

En los circuitos eléctricos, la corriente se debe al flujo de electrones libres. Cuando se aplica voltaje o presión eléctrica, y existe un camino para la corriente, los electrones se desplazan a lo largo del camino desde la terminal negativa hacia la terminal positiva. La terminal negativa repele los electrones y la terminal positiva los atrae.

Alambre Cond ctor Alambre Conductor

-- ++

-- ++

• Es una medida de la rapidez con que las cargas pasan

por un punto de referencia en una dirección específica.

Corriente

por un punto de referencia en una dirección específica.

• Otra definición: es la cantidad de carga ( razón de

cambio) que pasa por un punto en un tiempo dado. Corriente I (constante) i ( varía con el tiempo)

UNIDAD : Ampere [ A = C/s ]

dq

t

i

(

)







dt

t

i

t

q

)

(

)

(

dt

i

dq

dt

t

i







)

(

Tipos de Corriente

Tipos de Corriente

1) _{•• Corriente Directa (cd ó dc)Corriente Directa (cd ó dc)} t

2)

•• Corriente Alterna Senoidal Corriente Alterna Senoidal

(ca ó ac) (ca ó ac) 1) i ( ) ( ) 3)

•• Corriente Exponencial Corriente Exponencial

(capacitores ó inductores) (capacitores ó inductores) t

i

3 A

3 A -- 3 A3 A

Corriente

(son iguales) (son iguales)

Las flechas son muy importantes para indicar la dirección Las flechas son muy importantes para indicar la dirección de la corriente. de la corriente. i (t) i (t) i (t) i (t) i (t)i (t) i (t) i (t) MAL

MAL BIENBIEN

Voltaje

Cuando separamos cargas positivas y negativas

tenemos que gastar

Q

W

V



tenemos que gastar energía en el proceso. El voltaje es la energía por unidad de carga creada por la separación.

Es el trabajo realizado para mover una carga de 1 coulomb de carga de un t t

dq

dw

v

Q



Fuerza electromotriz

Voltaje

Fuerza electromotriz

El voltaje se denomina a veces "fuerza electromotriz" (EMF). La EMF es una fuerza eléctrica o presión que se produce cuando los electrones y protones se separan. La fuerza que se crea, va empujando hacia la carga opuesta y en dirección contraria a la de la carga de igual polaridad Este proceso se produce en una batería polaridad. Este proceso se produce en una batería, donde la acción química hace que los electrones se liberen de la terminal negativa de la batería.

Es la rapidez con que se gasta energía.

Potencia

d

dt

dw

p



I

V

P

Q

V

W

P













1 Watt tasa a la que se gasta energía para transferir un coulomb por segundo a través del elemento del

circuito.

I

V

P

t

t

P



Potencia

• Si la potencia de un elemento es positiva, quiere decir que el elemento consume energía.

q g

• Si la potencia de un elemento es negativa, quiere decir que el elemento genera energía.

Para obtener la potencia de un elemento, la fórmula es: – P=VI, si la corriente entra por la terminal +

– P=VI, si la corriente entra por la terminal

-Cierre

• El sistema de unidades sirve para establecer un lenguaje común establecer un lenguaje común.

• Para comprender los conceptos de voltaje y corriente, se requiere comprender la estructura atómica por ser esta última la base de todo fenómeno eléctrico.

• El movimiento de los electrones genera un flujo llamado corriente eléctrica. La unidad de medición es el Ampere.

• En una diferencia de potencial de 1 volt entre dos puntos, se requiere un joule de energía para mover un puntos, se requiere un joule de energía para mover un coulomb de carga de un punto a otro.

• La potencia en watts puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía en joules debe ser medida durante un cierto periodo como por ejemplo un segundo una hora o un año

ejemplo un segundo, una hora o un año.

Bibliografía

• Boylestad, R. Introducción al análisis de circuitos. Décima Edición. México: Pearson Educación, 2004. Décima Edición. México: Pearson Educación, 2004. ISBN: 9702604486.

• Alexander, Charles K. Fundamentos de circuitos

eléctricos. Tercera Edición. México: McGraw-Hill, 2002. ISBN: 9701034570.

Créditos

Diseño de contenido:

Ing. Yesika Arteaga León, MTL

C di d dé i d l á Coordinador académico del área:

Ing. Norma Yolanda Loera Hdz. M.A

Edición de contenido:

Lic. Yolanda Domínguez Medina, MTE

Edi ió d t t Edición de texto:

Lic. Jimena Morales Andrade

Diseño Gráfico: