Introducción a la Física/Circuitos eléctricos

Un circuito es una red electrónica (fuentes, Plantilla:Wes y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Un Plantilla:W, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el Plantilla:W, para determinar su respuesta en Plantilla:W, en Plantilla:W y transitoria.

Componentes

Figura 1: Circuito ejemplo.

• Componente: un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
• Nodo: punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, C, D, E son nodos. C no se considera un nuevo nodo, porque se puede considerar el mismo nodo que A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (V_A - V_C = 0).
• Rama: porción del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 hay siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal solo puede circular una corriente.
• Malla: cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
• Fuente: componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
• Conductor: comúnmente llamado cable, es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.

Clasificación

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:

$\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{e}\tilde{\mathrm{n}}\mathrm{a}\mathrm{l}\{\begin{array}{c}\text{Corriente continua}\\ \text{Corriente alterna}\end{array}$

$\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{r}\acute{\mathrm{e}}\mathrm{g}\mathrm{i}\mathrm{m}\mathrm{e}\mathrm{n}\{\begin{array}{c}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{p}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{i}\acute{\mathrm{o}}\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}\\ \text{Corriente transitoria}\\ \text{Permanente}\end{array}$

$\text{Tipos de componentes}\{\begin{array}{c}\mathrm{E}\mathrm{l}\acute{\mathrm{e}}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\\ \mathrm{E}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\acute{\mathrm{o}}\mathrm{n}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\{\begin{array}{c}\text{Digitales}\\ \mathrm{A}\mathrm{n}\mathrm{a}\mathrm{l}\acute{\mathrm{o}}\mathrm{g}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\\ \text{Mixtos}\end{array}\end{array}$

$\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{f}\mathrm{i}\mathrm{g}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{i}\acute{\mathrm{o}}\mathrm{n}\{\begin{array}{c}\text{Serie}\\ \text{Paralelo}\\ \text{Mixto}\end{array}$

Leyes fundamentales

Las leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito eléctrico son:

• Ley de Corriente de Kirchhoff: la suma de las corrientes que entran por un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.
• Ley de Voltaje de Kirchhoff: la suma de las tensiones en un lazo debe ser 0.
• Ley de Ohm: la tensión en una resistencia es igual al producto del valor de dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella.
• Plantilla:W: cualquier red lineal que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia.
• Plantilla:W: cualquier red lineal que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia.
• Teorema de Superposición: en una red eléctrica lineal con varias fuentes independientes, la respuesta de una rama determinada cuando todas las fuentes están activas simultáneamente es igual a la suma lineal de las respuestas individuales tomando una fuente independiente a la vez.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirá un Plantilla:W que puede resolverse manualmente o por computadora.