2. Hay cinco elementos de circuito ideales básicos: fuentes de tensión, fuentes de
corriente, resistencias, bobinas y condensadores.
Recordemos que un elemento activo es aquel que modela un dispositivo capaz de
generar energía eléctrica.
Los elementos pasivos modelan dispositivos físicos que son incapaces de generar
energía eléctrica.
3. Una fuente eléctrica es un dispositivo capaz de convertir energía no eléctrica en
energía eléctrica y viceversa.
Una fuente ideal de tensión. Es un elemento del circuito que mantiene una
tensión prescrita en los bornes de sus terminales, independientemente de la
corriente que fluya a través de sus terminales.
Una fuente ideal de corriente. Es un elemento del circuito que mantiene una
corriente prescrita a través de sus terminales, independientemente de la tensión
existente en bornes de los mismos.
4. Estos elementos de circuito no existen como dispositivos reales, sino que se trata
de modelos idealizados de las fuentes de corriente y tensión existentes en la
práctica.
Las fuentes ideales de tensión y de corriente pueden subdividirse en fuentes
independientes y fuentes dependientes.
Una fuente independiente. Establece una tensión o corriente en un circuito que no
dependen de las tensiones o corrientes en otras partes del circuito. El valor de la
tensión o corriente suministradas esta especificado, exclusivamente por el valor
de la propia fuente independiente.
5. Por contraste una fuente dependiente proporciona una tensión o corriente cuyo
valor depende de la tensión corrientes existentes en algún otro punto del circuito.
6. Los circuitos eléctricos y electrónicos deben alimentarse con energía eléctrica (la
energía debida a las cargas eléctricas) para realizar la función para la que fueron
diseñados y construidos. Esta energía usualmente se genera y la proporcionan
dispositivos denominados fuentes de voltaje, a los que también se les da el nombre
de fuentes de alimentación, por los que se alimentan de energía eléctrica a un
sistema o circuito.
De ahí que se les identifica como elementos activos en el análisis de circuitos.
7. Diagrama de una fuente de alimentación o fuente de voltaje, en cuyo interior se realiza una
transformación de energía, para finalmente entregar a la salida una diferencia de potencial
eléctrico o voltaje, que se cuantifica en volts.
8. Las fuentes de voltaje trabajan bajo el principio de que “la energía no se crea ni se
destruye, solo se transforma”, que obedece a la ley de la conservación de la energía
del universo. Esto significa que si una fuente de voltaje genera y proporciona
energía eléctrica (cargas eléctricas) a algún sistema o circuito, mediante una
diferencia de potencial, es porque dicha fuente, a su vez recibe en su entrada,
energía en alguna de sus manifestaciones (calorífica, química, mecánica, luminosa
o eléctrica), y entrega en su salida energía eléctrica en forma de diferencia de
potencial eléctrico o voltaje, cuantificada en volts.
9. Solo en términos teóricos puede hablarse de un sistema perfecto (cero perdidas);
pero en la practica no existe dicho sistema; es decir no hay fuente con una
eficiencia del 100%.
El porcentaje de energía perdida varía según la calidad de la fuente, o bien de las
características del sistema alimentado.
10. Para su análisis teórico, en los circuitos eléctricos y electrónicos se utilizan
representaciones simbólicas de lo que seria una fuente de voltaje real. Sin
importar sus características y especificaciones, las fuentes de voltaje se
representan como se ilustra a continuación:
Símbolos de la s fuentes de voltaje
11. El voltaje que entrega una fuente de alimentación se mide con un multímetro.
Para realizar la medición el multímetro se conecta en paralelo con las terminales
de la fuente: la terminal positiva del instrumento va con el positivo de la fuente, y
la terminal negativa del instrumento se conecta al extremo negativo, como se
ilustra a continuación.
12. El osciloscopio es un instrumento que permite analizar el comportamiento de los
dispositivos electrónicos, es de gran utilidad en el laboratorio de electrónica, para
el análisis de señales eléctricas. Tiene la particularidad de contar con una pantalla
en la cual se trazan las señales que se verifican y sus características.
De la misma manera que se conecta un voltímetro, para medir un voltaje por
medio del osciloscopio, este se conecta en paralelo con el dispositivo que se estudia,
como se denota a continuación.
13.
14.
15. PROBLEMAS
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES Utilizando definiciones de fuentes ideales independientes de tensión y de
corriente, indique que interconexiones de la siguiente figura son admisibles y
cuales violan las restricciones impuestas por las fuentes ideales.
16. PROBLEMAS
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES La conexión (a) es valida. Cada una de las fuentes suministra una tensión en
bornes del mismo par de terminales, marcados como a,b. Esto requiere que cada
una de las fuentes suministre la misma tensión y con la misma polaridad, cosa
que las dos fuentes del ejemplo hacen.
18. PROBLEMAS
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALESLa conexión (b) es valida. Cada una de las fuentes suministra corriente a través del
mismo par de terminales, marcados como a y b. Esto requiere que cada fuente
suministre y en la misma dirección, cosa que las dos fuentes del ejemplo lo hacen.
20. PROBLEMAS
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALESLa conexión (c) no es correcta. Cada fuente suministra tensión en bornes del mismo
par de terminales, marcados como a y b. Esto requiere que cada fuente suministre
la misma tensión y con la misma polaridad, cosa que no sucede con las dos fuentes
del ejemplo.
22. PROBLEMAS
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES La conexión (d) no es admisible. Cada fuente suministra corriente a través del
mismo par de terminales, marcados como a y b. Esto requiere que cada fuente
suministre la misma corriente y en la misma dirección, lo cual no hacen las dos
fuentes del ejemplo.
24. PROBLEMAS INTERCONEXIÓN
DE FUENTES IDEALESLa conexión (e) es valida. La fuente de tensión suministra tensión en
bornes de la pareja de terminales marcadas como a y b. La fuente de
corriente suministra corriente a través del mismo par de terminales.
Puesto que una fuente ideal de tensión suministra la misma tensión
independientemente de la corriente existente, y una fuente ideal de
corriente suministra la misma corriente independiente de la tensión,
se trata de una conexión valida.
25. PROBLEMAS DE
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES
DEPENDIENTES Y
DEPENDIENTES
Utilizando las definiciones de las fuentes ideales independientes y dependientes,
indique que interconexiones de las figuras son validas y cuales violan las
restricciones impuestas por las fuentes ideales.
26. PROBLEMAS DE
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES
DEPENDIENTES Y
DEPENDIENTES
La conexión (a) no es valida, Tanto la fuente independiente como la dependiente
suministran tensión en bornes del mismo par de terminales, etiquetados como a,
b. Esto requiere que cada fuente suministre la misma tensión y con la misma
polaridad. La fuente independiente suministra 5V, pero la fuente dependiente
suministra 15V.
28. PROBLEMAS DE INTERCONEXIÓN
DE FUENTES IDEALES
DEPENDIENTES Y DEPENDIENTES
La conexión (b) es valida. La fuente independiente de tensión
suministra tensión en bornes del par de terminales marcados como a,
b. La fuente dependiente de corrientes suministra corriente a través
del mismo par de terminales. Puesto que una fuente ideal de tensión
suministra la misma tensión independiente de la corriente existente, y
una fuente ideal de corriente suministra la misma corriente
independiente de la tensión, se trata de una conexión valida
30. PROBLEMAS DE
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES
DEPENDIENTES Y
DEPENDIENTES
La conexión (c) es valida. La fuente dependiente de corriente
suministra corriente a través del par de terminales marcados como a,
b. La fuente de tensión dependiente suministra tensión en bornes del
mismo par de terminales. Puesto que una fuente ideal de corriente
suministra la misma corriente independientemente de la tensión, y
una fuente ideal de tensión suministra la misma tensión
independientemente de la corriente, se trata de una conexión
admisible.
32. PROBLEMAS DE
INTERCONEXIÓN DE
FUENTES IDEALES
DEPENDIENTES Y
DEPENDIENTES
La conexión (d) es invalida. Tanto la fuente independiente como al
dependiente suministran corriente a través del mismo par de terminales,
etiquetados como a, b. Esto requiere que cada fuente suministre la
misma corriente y en la misma dirección de referencia. La fuente
independiente suministra 2ª, pero la fuente dependiente suministra 6ª en
dirección opuesta.
33. Otro concepto básico para el análisis de circuitos, es el de intensidad de corriente
eléctrica, que indica la presencia de cargas eléctricas que se desplazan en una
trayectoria o circuito.
Se ha mencionado anteriormente que las cargas eléctricas pueden moverse a
través de trayectorias en cuyos extremos existen puntos con alguna diferencia de
potencial. A este movimiento de cargas se le denomina corriente eléctrica.
Naturalmente las cargas se deben desplazarse en un medio conductor.
34. En la actualidad se manejan dos criterios para el análisis de corriente, uno es el
sentido real de las cargas(las negativas) y el otro el convencional, que se supone
que se desplazan las cargas positivas. La gran mayoría de los textos, tratados,
diagramas, publicaciones relacionadas con la materia utilizan el sentido
convencional de la corriente, el cual utilizarnos también nosotros, en donde se
considera que las cargas eléctricas fluyen de (+) a (-) como se denota a
continuación.
35. Para crear y mantener la corriente eléctrica
(movimiento de electrones), deben darse dos
condiciones indispensables:
Que haya una fuente de electrones o
dispositivo para su generación (generador),
pila, batería, fotocélula, etc.
Que exista un camino, sin interrupción, en el
exterior del generador, por el cual, circulen los
electrones. A este Camino se le conoce como
conductor.
Movimiento de las cargas es de negativo a
positivo, mientras que el sentido convencional
es de positivo a negativo.
36. En el análisis de circuitos puede aplicarse uno u otro ya que tratándose de
convencionalismos, ambos dan el mismo resultado. Sin embargo esto solo es valido
para efecto de los análisis teóricos; desde luego que en el laboratorio los equipos e
instrumentos detectan el sentido real de la corriente, identificándose siempre la
terminal positiva con el color rojo y la negativa con el negro.
37. Es un cuerpo en cuyo interior hay cargas libres que se mueven debido a la fuerza
ejercida sobre ellas por un campo eléctrico. Las cargas libres en un conductor
metálico son los electrones. Las cargas libres en un electrolito o gas en condiciones
adecuadas como un anuncio luminoso de Neón o una lámpara fluorescente son
iones, positivos o negativos y electrones.
38. Es evidente que casi en ninguna circunstancia circulará el mismo número de
electrones. Su numero depende de la diferencia de potencial y de la capacidad del
medio para conducir (conductividad).
Una forma de medir el mayor o menor flujo de cargas es conocer la intensidad de
corriente que se define como la cantidad de carga que circula por un conductor en
la unidad de tiempo (un segundo).
Q
I
t
Donde:
𝐼= intensidad de corriente expresada en amperes
𝑄= carga eléctrica, expresada en coulombs
𝑡= tiempo expresado en segundos
39. Por definición
Un ampere es la intensidad de corriente que circula a través de un punto, cuando
por ese punto pasa una carga de 1 coulomb en cada segundo.
La manera correcta de medir una intensidad de corriente en alguna trayectoria o
rama de un circuito, es conectar el amperímetro en serie en la rama de interés,
como se muestra en la siguiente figura.
40. Representación simbólica o diagrama esquemático de un
circuito eléctrico correspondiente a un circuito real.
