Este libro, dirigido fundamentalmente a los estudiantes, tiene la pretensión de orientarlos en el análisis de circuitos alimentados con corriente directa, contenido incluido en la disciplina Circuitos Eléctricos. La misma constituye la base teórica que necesitan los estudiantes para poder estudiar, en esencia, el comportamiento de equipos, dispositivos y otros sistemas eléctricos (computadoras, sistemas digitales, sistemas de distribución de energía, sistemas de comunicación y otros muchos) que actualmente son indispensables en la esfera productiva o social, los cuales forman parte de los contenidos de diferentes disciplinas que conforman los currículos de dichas carreras.
El contenido de este libro constituye el núcleo teórico de la disciplina porque permite a los estudiantes el análisis de circuitos alimentados con corriente directa, de cualquier complejidad, utilizando las diferentes herramientas que se les proporcionan. El libro ha sido elaborado a partir de la experiencia docente de sus autores y recurriendo a la bibliografía orientada en el plan de estudios, la cual ha sido enriquecida con otros textos actualizados.
En cada uno de los capítulos del libro se presentan un conjunto de ejercicios resueltos y propuestos, lo que proporcionará a los estudiantes la posibilidad de entrenarse en el análisis de circuitos eléctricos. En el caso de los ejercicios resueltos aparece su solución total o parcial empleando el lenguaje de programación MATLAB, lo que consolida y profundiza los conocimientos recibidos por los estudiantes en las asignaturas relacionadas con este lenguaje, al vincular su empleo en el análisis y diseño de los circuitos eléctricos; aunque los autores quieren dejar claro que la ingeniería asistida por computadoras debe verse solo como una ayuda y no como un sustituto de la habilidad que debe caracterizar a un ingeniero para resolver problemas. En el caso de los ejercicios propuestos, se brinda la respuesta para que pueda verificarse el resultado obtenido.
El libro se ha estructurado en diez capítulos. El primero de ellos se ha introducido para recordar o profundizar sobre la notación científica y el sistema internacional de unidades, contenidos de gran utilidad para la solución adecuada de los problemas que se presentan en la vida cotidiana del ingeniero.
Los dos capítulos que aparecen a continuación pueden considerarse como los elementales para el análisis de circuitos: [...]
Tabla de Contenido
Capítulo 1. Notación científica. Sistema internacional de unidades
1.1 Notación científica
1.2 Sistema internacional de unidades (SI)
Capítulo 2. Elementos del circuito eléctrico
2.1 Generalidades
2.2 Nociones básicas sobre corriente, voltaje y potencia de un circuito eléctrico
2.3 Elementos del circuito eléctrico
Capítulo 3. Leyes de Kirchhoff de los voltajes y las corrientes
3.1 Leyes de Kirchhoff
3.2 Combinaciones de resistores y fuentes
Capítulo 4. Transformaciones en redes resistivas lineales
4.1 Propiedades de las redes resistivas lineales
4.2 Funciones de entrada y de transferencia
4.3 Divisores de voltaje y corriente
4.4 Transformaciones de fuentes reales
4.5 Transformaciones recíprocas delta-estrella (Transformación de Kennelly)
4.6 Método de los valores proporcionales
Capítulo 5. Amplificadores operacionales
5.1 Propiedades fundamentales del amplificador operacional
5.2 Diferentes configuraciones del amplificador operacional
Capítulo 6. Métodos Generales de solución
6.1 Métodos Generales de solución
6.2 Método de las corrientes de mallas (MCM)
6.3 Método de los voltajes de nodos
Capítulo 7. Teoremas aplicados a la solución de circuitos lineales
7.1 Teorema de Superposición
7.2 Teoremas de Thevenin y Norton
7.3 Teorema de máxima transferencia de potencia
7.4 Teorema de Miller
7.5 Dual del teorema de Miller
Capítulo 8. Capacitancia e inductancia
8.1 El capacitor
8.2 El inductor
Capítulo 9. Circuitos de primer orden en estado transitorio
9.1 Respuesta de los circuitos de primer orden en estado transitorio
9.2 Respuesta libre de un circuito RL
9.3 Respuesta libre de un circuito RC
9.4 Respuesta estimulada de los circuitos de primer orden
9.5 Circuito RL estimulado
9.6 Circuito RC estimulado
Capítulo 10. Circuitos de segundo orden en estado transitorio
10.1 Respuesta del circuito RLC serie
10.2 Respuesta del circuito RLC paralelo
Objetivos y Temas de Investigación
El objetivo principal de esta obra es proporcionar a los estudiantes una base teórica sólida y herramientas prácticas para el análisis de circuitos eléctricos, desde configuraciones elementales hasta circuitos complejos con almacenamiento de energía y comportamiento transitorio, integrando el uso de herramientas de cálculo asistido por computadora.
- Fundamentos de notación científica y unidades de medida aplicadas a la ingeniería.
- Análisis de circuitos resistivos lineales mediante leyes universales y teoremas fundamentales.
- Estudio detallado de dispositivos activos como los amplificadores operacionales y transistores.
- Modelado y resolución de circuitos dinámicos de primer y segundo orden en estado transitorio.
- Uso práctico del lenguaje de programación MATLAB para la resolución y verificación de problemas eléctricos.
Auszug aus dem Buch
El Resistor
El elemento pasivo más sencillo es el resistor (informalmente resistencia). El resistor es un elemento de circuito que se opone al paso de la corriente, esta oposición se cuantifica por el parámetro denominado resistencia, la cual es una cantidad relativa a dos puntos. En un resistor se disipa la energía eléctrica, empleándose, en muchos casos, como elemento de calefacción. Un resistor no genera ni voltaje ni corriente en un circuito.
Los resistores cuya resistencia depende de la posición de un cursor se denominan potenciómetros y los resistores cuya resistencia es función de la temperatura se denominan termistores.
Resumen de los Capítulos
Capítulo 1: Introduce la notación científica y el Sistema Internacional de Unidades (SI) como herramientas fundamentales para el trabajo técnico.
Capítulo 2: Define las variables fundamentales (corriente, voltaje, potencia) y clasifica los elementos de un circuito eléctrico, destacando el resistor y las fuentes de alimentación.
Capítulo 3: Explica las leyes de Kirchhoff para voltajes y corrientes, estableciendo los métodos básicos para la topología de circuitos.
Capítulo 4: Expone técnicas de simplificación para redes resistivas lineales, incluyendo divisores de voltaje/corriente y transformaciones delta-estrella.
Capítulo 5: Analiza el funcionamiento y configuraciones prácticas de los amplificadores operacionales en circuitos lineales.
Capítulo 6: Presenta métodos generales de solución, específicamente el análisis por corrientes de mallas y voltajes de nodos.
Capítulo 7: Trata los teoremas fundamentales como superposición, Thevenin, Norton y máxima transferencia de potencia para simplificar circuitos complejos.
Capítulo 8: Define el comportamiento de capacitores e inductores como elementos almacenadores de energía en el dominio del tiempo.
Capítulo 9: Estudia el comportamiento de circuitos de primer orden (RL y RC) durante procesos transitorios con fuentes de corriente directa.
Capítulo 10: Examina la respuesta de circuitos de segundo orden (RLC) y fenómenos oscilatorios o amortiguados en condiciones transitorias.
Palabras Clave
Circuitos eléctricos, Corriente directa, Ley de Ohm, Leyes de Kirchhoff, Resistores, Fuentes de alimentación, Amplificadores operacionales, MATLAB, Teorema de Thevenin, Teorema de Norton, Capacitores, Inductores, Respuesta transitoria, Circuitos RLC, Análisis de redes.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el enfoque principal de este libro?
El texto está dirigido a estudiantes de ingeniería eléctrica y proporciona una guía fundamental para el análisis de circuitos alimentados con corriente directa, combinando teoría, resolución de ejercicios manuales y simulación mediante MATLAB.
¿Qué temas se consideran elementales en este libro?
Los capítulos iniciales se centran en las nociones básicas de corriente, voltaje y potencia, junto con la aplicación de la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff para circuitos simples.
¿Cuál es la función de los ejercicios resueltos con MATLAB?
El propósito es consolidar el aprendizaje teórico y vincular el uso de herramientas computacionales como una ayuda para el diseño y análisis, sin que estas sustituyan la capacidad de razonamiento del ingeniero.
¿Qué técnicas de simplificación de circuitos se enseñan?
Se cubren divisores de voltaje y corriente, transformaciones de fuentes reales, transformaciones delta-estrella y teoremas de red (Thevenin, Norton, Superposición).
¿Cómo se abordan los componentes reactivos como capacitores e inductores?
Se definen como elementos capaces de almacenar energía, analizando su relación voltaje-corriente y su papel en la respuesta transitoria de los circuitos dinámicos.
¿Qué caracteriza a un circuito de primer o segundo orden?
Los circuitos de primer orden contienen un solo elemento almacenador de energía independiente (inductor o capacitor), mientras que los de segundo orden incluyen ambos o múltiples elementos que no pueden reducirse a uno solo.
¿Qué diferencia existe entre un análisis transitorio y un estado estable?
El estado estable describe el comportamiento tras un largo periodo de operación, mientras que el análisis transitorio estudia la respuesta inmediata (proceso de adaptación) ante cambios repentinos, como el cierre o apertura de interruptores.
¿Es necesaria la experiencia previa en análisis de circuitos para comprender el texto?
El libro comienza con conceptos básicos (notación, unidades, variables), lo que permite a estudiantes con conocimientos fundamentales de física avanzar progresivamente hacia análisis más complejos.
- Arbeit zitieren
- Ingeniero Electrónico Ileana Moreno Campdesuñer (Autor:in), Juan Curbelo Cancio (Autor:in), 2016, Análisis de circuitos eléctricos alimentados con corriente directa, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/344433
