ANÁLISIS DE CIRCUITOS Y SISTEMAS LINEALES

Magnitudes eléctricas fundamentales. Componentes básicos. Linealidad.

Variables eléctricas fundamentales:

carga	energía	tiempo
q (C)	w (J)	t (s)

Fenómenos eléctricos debidos a un flujo de carga corriente (i)

Magnitudes eléctricas fundamentales:

• i(t): magnitud vectorial, definida por el módulo + dirección y sentido. Representa el movimiento de cargas positivas.

• Sin energía externa la corriente va de mayor a menor potencial.

• Concepto de señal eléctrica: magnitud eléctrica (tensión o corriente) variable en el tiempo y cuya misión es transportar información (energía).

Componentes básicos de un circuito eléctrico:

• Resistencias (R).
• Condensadores (C).
• Bobinas (L).
• Fuentes de tensión.
• Fuentes de corriente.

Clasificaciones posibles de los componentes:

1. Clasificación de los componentes en función de la linealidad de la característica corriente-tensión (I-V):

Componente lineal: su señal de salida es función lineal de la señal de entrada

Propiedades que debe cumplir:

1. Homogeneidad: f(ax) = a·f(x) , con a = constante.
2. Aditividad: f(x + y) = f(x) + f(y)

2. Clasificación de componentes en función de su papel energético:
   1. Si el total de la energía suministrada a un componente es siempre mayor que 0  componen-te pasivo (R, C, L)
   2. Si el balance energético es negativo (el componente suministra energía)  componente activo (fuentes de alimentación)

COMPONENTES BÁSICOS DE UN CIRCUITO:

Resistencias:

Criterio de polarización:

Ley de Ohm: V = i·R

Potencia consumida:

• R es un componente lineal:

• Homogeneidad:

• Aditividad:

• R es un componente pasivo 

NOTA:

Condensadores:

• Símbolo:

• Relación i(t) - v(t):

• Potencia consumida (instantánea):

Es también un componente pasivo

NOTA:

Si v(t) = constante →  (cto. abierto)

Bobinas:

Símbolo: L: inductancia [H]

Puede almacenar energía magnética en función de la corriente que la atraviesa.

Relación característica i(t) - v(t) :

Es un componente lineal y pasivo.

NOTA:

Fuentes de tensión:

• Fuente de tensión ideal:

Elemento de dos terminales que establece una tensión determinada entre ellos, independientemente de la corriente que la atraviesa

Símbolos circuitales:

Característica corriente-tensión (I-V):

Se puede medir aplicando la sonda del osciloscopio o multímetro a los terminales de la fuente.

Es un componente activo.

Si V_g = 0 V → en sus extremos hay un cortocircuito

• Fuente de tensión real:

Es una fuente de tensión ideal con una resistencia en serie (R_g) supuestamente pequeña (R_g → 0)

Característica I-V:

Fuentes de corriente:

• Fuente de corriente ideal:

Elemento de 2 terminales que proporciona una corriente determinada independientemente del valor o signo del voltaje que aparece entre sus terminales.

Símbolo circuital: Característica I-V:

Se puede medir conectando una resistencia de carga R_L entre sus terminales y midiendo: 

Componente activo.

Si I_g = 0A → circuito abierto.

• Fuente de corriente real:

Fuente de corriente ideal con una resistencia interna R_g supuestamente grande en paralelo 

Característica I-V:

Circuito

Es una interconexión de componentes (o dispositivos) electrónicos con el fin de procesar (o generar) una señal.

Si los componentes son lineales, el circuito será lineal.

Resolver circuitos lineales ≡ conocer V, I en cualquier punto del circuito.

Simplificaciones básicas en teoría de circuitos

Para analizar los circuitos asumiremos como válidas las siguientes aproximaciones:

1. La carga neta de un componente es nula.
2. No hay acoplamiento magnético entre los distintos componentes (no se considera efecto magnético) salvo en los dispositivos diseñados expresamente para ello (transformadores).
3. No se consideran fenómenos asociados al carácter ondulatorio de las partículas portadoras de carga (λ señales >> dimensiones del circuito)