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  • Tema 5

    Circuitos de corriente continua y alterna

  • Tema 5. Circuitos de corriente continua y alterna

    1. Magnitudes y elementos de un circuito.

    Circuitos de corriente continua constante: componentes y anlisis.

    2. Circuitos de corriente alterna: componentes.

    3. Circuitos de corriente alterna: anlisis.

    4. Oscilaciones elctricas.

    Circuitos de corriente continua variable.

    5. Electrnica: materiales semiconductores y diodos.

  • Circuito elctrico

    Sistema de conductores por los que circula una corriente elctrica,en general, formado por un conjunto de componentes alimentados

    por un generador.

  • Circuito elctrico: magnitudes y unidades

    Voltmetro (en paralelo)

    (V)

    Voltio

    Diferencia de potencial, voltaje, tensin

    Vatmetro (4 terminales, 2 en serie y 2 en

    paralelo)

    (W)

    Vatio

    Potencia,

    flujo de energa

    Ampermetro (en serie)

    (A) Amperio

    Intensidad de corriente, corriente, flujo de carga

    MedidaUnidadMagnitud

    t

    qI =

    q

    WV =

    IVtq

    qW

    t

    WP ===

    A

    V

  • Componentes de un circuito

    Reactivos: almacenan energa

    PasivosPasivos

    Disipativos: consumen energa

    Condensadores Bobinas Resistencias

    (conversin de energaqumica en elctrica)

    Activos: generan energaActivos: generan energa

    (conversin de energamecnica en elctrica)

    Pilas, bateras Alternadores

  • Componentes activos en corriente continua

    Pilas: generadores de voltaje (fuerza electromotriz) continua constante

    Potencia suministrada IP =

    a b+ -

    I

    ctebaab === VVV cte=I

    t

    H2 SO4

    Cu Zn

    + -1,0 VPila de Volta

    Electrodo

    + ------

    +++++

    +------

    +++++

    Alimentadores deCorriente continua

  • Componentes pasivos en corriente continua

    R ()

    Ley de OhmR

    VI =

    I

    V

    Curva caracterstica

    Potencia consumida

    RIVIP 2==

    Resistencias

    dt

    tdILtV

    )()( =

    L (H)

    Una vez establecida la corriente no

    tiene ningn efecto en el circuito

    Bobinas

    C (F)

    VCq =

    Una vez cargado

    Condensadores

    0=I

  • Leyes de los circuitos

    Nudo: punto donde se unen tres o ms conductores

    Rama: lnea entre dos nudos

    Malla: lnea cerrada

    R3

    R2

    R1

    I1

    I2

    I3

    Se asigna una corriente por rama y se calculan las

    incgnitas (I, V, P) a partir de los datos (, R, C, L)

    Leyes de Kirchhoff

    Ley de los nudos (conservacin de la carga): en un nudo, la suma de las corrientes que entran es igual a la suma de las corrientes que salen.

    0= I (tantas ecuaciones como nudos -1)Ley de las mallas (conservacin de la energa): en una malla, la suma de las fuerzas electromotrices es igual a la suma de las cadas de potencial

    = V (cada ecuacin debe incluir algn componente no considerado en las dems )

    A B

  • Resolucin de circuitos de corriente continua

    R3

    R2

    R1

    I1

    I2

    I3

    A B

    ==

    +=+=

    +=

    223323

    221121

    321

    0 RIRIVV

    RIRIVV

    III

    RR

    RR I1, I2, I3

    VAB = I3R3= I2R2= - I1R1

    Psuministrada= I1Pdisipada= I1

    2R1+ I22R2+ I3

    2R3

  • Tema 5. Circuitos de corriente continua y alterna

    1. Magnitudes y elementos de un circuito.

    Circuitos de corriente continua constante: componentes y anlisis.

    2. Circuitos de corriente alterna: componentes

    3. Circuitos de corriente alterna: anlisis.

    4. Oscilaciones elctricas.

    Circuitos de corriente continua variable.

    5. Electrnica: materiales semiconductores y diodos.

  • Componentes activos: alternadores y osciladores

    Alternadores: generadores de fuerzaelectromotriz alterna sinusoidal

    )cos()( maxab ttV ==

    Frecuencia T

    22

    ==

    t

    maxef

    med

    T

    )cos(max += tII

    B

    I (t) (t)Instantneos

    Eficaces

    ImaxmaxMximos

    00Medios

    CorrienteFuerza

    electromotrizValores

    2

    maxef

    =2

    maxef

    II =

  • Componentes activos: alternadores y osciladores

    Potencia suministrada

    )()()( tIttP =

    coscos2

    maxmaxmedia efef I

    IP ==

    P(t)

    I(t)

    (t)

    tPmedia

    Los generadores electrnicos

    de corriente alterna de bajapotencia se llaman osciladores

  • Componentes pasivos: resistencia

    R ()

    Corriente continua

    Ley de Ohm

    R

    VI =

    I

    V

    Potencia consumida

    RIVIP 2==

    Corriente alterna

    )cos()cos()(

    )( maxmax tI

    R

    tV

    R

    tVtI

    ===

    R

    VI

    R

    VI

    ef

    ef ==max

    max

    Ief

    Vef

    RIP efmedia2

    =

    I(t) en fase con V(t)

    V(t)

    I (t)

    t

  • Componentes pasivos: condensador

    C (F)

    Corriente continua

    VCq =

    Corriente alterna

    )2

    cos()(sen)( maxmax

    +=== tItCVdt

    dqtI

    C

    ef

    efC X

    VI

    X

    VI == maxmax

    Ief

    Vef

    0=mediaP

    )cos()( max tVCtq =

    Reactanciacapacitiva C

    XC1

    =

    I(t) adelantado /2 respecto a V(t)

    V(t)I (t)

    t

    Una vez cargado I = 0

  • Componentes pasivos: bobina

    Corriente continua

    L (H)

    Corriente alterna

    L

    ef

    ef

    L

    maxmax

    X

    VI

    X

    VI ==

    Ief

    Vef

    0=mediaP

    Reactanciainductiva

    LX L =

    I(t) retrasado /2 respecto a V(t)

    max maxmax

    1( ) ( ) cos( ) sen( ) cos( )

    2

    V VI t V t dt t dt t I t

    L L L

    = = = =

    dt

    tdILtV

    )()( =

    V(t)I(t)

    t

    Una vez establecida la corriente

    no tiene ningn efecto

  • Componentes pasivos en corriente alterna

    Dependencia de la resistencia y de

    las reactancias con la frecuencia

    Ief=Vef/XL

    Ief=Vef/XC

    Ief=Vef/R

    Caracterstica

    Corriente alterna

    PotenciaDesfase entre I y V

    0I retrasada 90Bobina

    0I adelantada 90Condensador

    RIef20Resistencia

    R, X

    XC=1/C

    XL=L

    R

  • Tema 5. Circuitos de corriente continua y alterna

    1. Magnitudes y elementos de un circuito.

    Circuitos de corriente continua constante: componentes y anlisis.

    2. Circuitos de corriente alterna: componentes.

    3. Circuitos de corriente alterna: anlisis.

    4. Oscilaciones elctricas.

    Circuitos de corriente continua variable.

    5. Electrnica: materiales semiconductores y diodos.

  • Circuitos de corriente alterna

    R C L

    dt

    tIdL

    C

    tqtIR

    tVtVtVt LCR

    )()()(

    )()()()(

    ++=

    =++=

    ef,

    Los valores instantneos son funcionessinusoidales del tiempo

    )cos()(

    )cos()(

    )cos()(

    2

    2

    max

    max

    max

    ++=

    +=

    +=

    tVtV

    tVtV

    tVtV

    LL

    CC

    RR

    )cos()( max tt =

  • Suma de funcionessinusoidales

    tVtV cos)( max11 =

    )cos)(2max22 += t(VtV

    )cos()( max)21(21 += ++ tVtV

    =+

    t

    V1(t)

    V2(t) V1+2(t)

    V1+2max

    V2max

    xV1max

    y

    2

    max2

    2

    max1max)21( VVV +=+

    max1

    max2tgV

    V=

  • Circuitos de corriente alterna

    ZIefef =

    )cos()(

    )cos()(

    )cos()(

    2

    2

    max

    max

    max

    ++=

    +=

    +=

    tVtV

    tVtV

    tVtV

    LL

    CC

    RRVLmax

    VCmax

    VRmax

    x

    y

    Imax

    max

    t

    VL(t)

    VR(t)

    VC(t)

    VLmax

    VCmax

    VRmax

    max

    Imax

    x

    y

    ZILRI

    VVV

    maxmax

    maxLmaxCmaxRmax

    C=+=

    =+=

    22

    22

    )(

    )(

    1

    R

    L

    V

    VV C

    R

    LC

    =

    =

    1

    max

    maxmaxtg

    )cos()( max tt =

  • Tema 5. Circuitos de corriente continua y alterna

    1. Magnitudes y elementos de un circuito.

    Circuitos de corriente continua constante: componentes y anlisis.

    2. Circuitos de corriente alterna: componentes.

    3. Circuitos de corriente alterna: anlisis.

    4. Oscilaciones elctricas.

    Circuitos de corriente continua variable.

    5. Electrnica: materiales semiconductores y diodos.

  • Oscilaciones elctricas libres

    En un circuito CL sin generador

    la energa se introduce cargando el condensador

    2

    2

    10 0C L

    q( t ) dI( t ) d q( t )V ( t ) V ( t ) L q( t )

    C dt LC dt= + = + = +

    tqtq )cos()( 0max=LCLC

    02

    11con

    20

    ==

    C

    L

    La ecuacin es formalmente igual a la del movimiento armnico simplesi se cambia s por q (v por I)

    2 2

    2 20 0

    d s K d sF Ks Ks F Ks m s

    dt m dt= = + = + = +

    tsts )cos()( 0max=

    m

    Kcon

    20

    =m

    K

    2

    10 =

  • Comparacin entre las

    oscilacionesmecnicas y

    las elctricas

    C

    L

    + ----

    +++

    C

    L

    C

    L

    ----

    C

    L

    + ----

    +++

    ++++

    I = I maxI = 0

    I = 0

    C

    L

    I = -I max I = 0

    v = 0

    v = vmax

    q = q max q = 0

    s = s max s = 0

    s = - s max q = - q max

    v = 0

    v = 0

    v = -vmax

    q = 0 q = q max

    s = s maxs = 0

    0maxs s cos t=

    0maxq q cos t=

  • Oscilaciones elctric