MALLA Y NODOS

Un circuito es una red eléctrica que al menos contiene una trayectoria cerrada, donde la red eléctrica es la interconexión de dos o más componentes eléctricos que para nuestro caso explicativo serian resistencia eléctrica (carga), fuentes de voltajes y de corriente.

También es necesario definir que es un nodo (nudo) y una rama. El nodo es el punto de unión de dos o más componentes y la rama es el trazo que representa un elemento del circuito.
Por otro lado es importante tener en cuenta que las fuentes son ideales, por definición, una fuente de voltaje ideal entrega un voltaje constante con una resistencia de magnitud tendiendo al infinito (circuito abierto) y una fuente de corriente ideal entrega al circuito una corriente constante con una resistencia de magnitud nula (un circuito cerrado). Cabe decir que los conductores que unen los componentes son ideales, o sea de resistencia cero.

Leyes de Ohm, tensiones y corrientes

Fundamentos y leyes que son elementales para comprender los métodos y las bases de un circuito.
Ley de Ohm: La resistencia eléctrica es el elemento pasivo más simple, así que la explicación de esta ley comienza considerando el trabajo del físico alemán, Georg Simón Ohm, quien publicó una relación matemática entre corriente, tensión (voltaje) y resistencia. La formula es V=R x I , donde V es el voltaje en voltios [V], R es la resistencia en ohm [omega] e I es la corriente en amperios [A].
Ley de corrientes: Según Gustav Robert Kirchhoff debe cumplirse la ley de conservación de la energía, por lo tanto “La suma algebraica de las corrientes que entran a cualquier nodo es cero”, también conocida comúnmente con las siglas LKC.

Ley de tensiones: Además Kirchhoff planteo otro fundamento llegando a la siguiente conclusión “La suma algebraica de las tensiones alrededor de cualquier trayectoria cerrada es cero”, que habitualmente se conoce con las siglas LKV o LKT.
Con estas leyes y conceptos estamos capacitados para explicar los distintos métodos a utilizar en el desarrollo de problemas de redes eléctricas.

LA FISICA DE HOY

circuito RC

Un circuito RC es un circuito compuesto de resistores y condensadores alimentados por una fuente eléctrica. Un circuito RC de primer orden está compuesto de un resistor y un condensador y es la forma más simple de un circuito RC. Los circuitos RC pueden usarse para filtrar una señal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras. Los filtros RC más comunes son el filtro paso alto, filtro paso bajo, filtro paso banda, y el filtro elimina banda. Entre las características de los circuitos RC está la propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo; reciben el nombre de filtros debido a que son capaces de filtrar señales eléctricas de acuerdo a su frecuencia.
En la configuración de paso bajo el condensador está en serie a la señal de salida del circuito primero la resistencia, después el condensador; mientras que en la configuración de paso alto el condensador cambia lugar con la resistencia.

Este mismo circuito tiene además una utilidad de regulación de tensión, y en tal caso se encuentran configuraciones en paralelo de ambos, la resistencia y el condensador, o alternativamente, como limitador de subidas y bajas bruscas de tensión con una configuración de ambos componentes en serie. Un ejemplo de esto es el circuito Snubber.

Carga
El sistema reaccionará de distinta manera de acuerdo a las excitaciones entrantes, como ejemplo, podemos representar la respuesta a la función escalón o la función de salto. La tensión originalmente desde el tiempo 0 subirá hasta que tenga la misma que la fuente, es decir, . La corriente entrará en el condensador hasta que las entre las placas ya no puedan almacenar más carga por estar en equilibrio electrostático (es decir que tengan la misma tensión que la fuente). De esta forma una placa quedará con carga positiva y la otra con carga negativa, pues esta última tendrá un exceso de electrones.

El tiempo de carga del circuito es proporcional a la magnitud de la resistencia eléctrica R y la capacidad C del condensador. El producto de la resistencia por la capacidad se llama constante de tiempo del circuito y tiene un papel muy importante en el desempeño de este. .

Teóricamente este proceso es infinitamente largo, hasta que En la práctica se considera que el tiempo de carga t_L se mide cuando el condensador se encuentra aproximadamente en la tensión a cargar (más del 99% de ésta), es decir, aproximadamente 5 veces su constante de tiempo.
La constante de tiempo τ marca el tiempo en el que la curva tangente en el inicio de la carga marca en intersección con la línea de máxima tensión la constante de tiempo τ. Este tiempo sería el tiempo en el que el condensador alcanzaría su tensión máxima si es que la corriente entrante fuera constante. En la realidad, la corriente con una fuente de tensión constante tendrá un carácter exponencial, igual que la tensión en el condensador.

La máxima corriente fluye cuando el el tiempo es inicial(es decir t=0). Esto es debido que el condensador está descargado, y la corriente que fluye se calcula fácilmente a través de la ley de Ohm, con:

Respuesta natural

El circuito RC más simple que existe consiste en un condensador y una resistencia en serie. Cuando un circuito consiste solo de un condensador cargado y una resistencia, el condensador descargará su energía almacenada a través de la resistencia. El voltaje a través del condensador, que depende del tiempo, puede hallarse utilizando la ley de Kirchhoff de la corriente, donde la corriente a través del condensar debe ser igual a la corriente a través de la resistencia. Esto resulta en la ecuación diferencial lineal

 

la fisica de hoy

Corriente alterna

Corriente alterna frente a corriente continua
La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo cual no es muy práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.
La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente tales como la histéresis o las corrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de forma cómoda y segura.
Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA

 

Reactancia inductiva

 

 

 

Los efectos de la corriente eléctrica que circula sobre un conductor son dos principales, el calórico y el magnético.

• El calórico es llamado efecto Joule y es el que calienta una resistencia de una plancha de ropa, un filamento de lamparilla, un fogón eléctrico, o una parrilla de interiores.
• El efecto magnético pone en marcha los motores eléctricos, se usa en el reactor de tubo fluorescente para limitar la corriente circulante, produce una chispa eléctrica en un encendedor de cocinas del tipo "magic click" o está presente en los chisperos de encendido en cocinas que ya lo integran, etc.

     Resistencia y reactancia

La resistencia eléctrica es definida la dificultad u oposición que una corriente eléctrica tiene para circular por un conductor eléctrico, por ello "paga" un cierto "precio" en forma de "energía disipada por calor", la que es producida por esta circulación.
En el caso de no ser un conductor común por tener una capa de barniz y estar enrollado sobre una cavidad o hueco muchas veces como una bobina, existirá una concentración de los efectos calóricos y magnéticos dentro de la bobina. Ahora bien, si la corriente circulante es del tipo que cambia de sentido periódicamente o corriente alterna, tanto el efecto calórico como el magnético variarán de acuerdo con leyes físicas ya conocidas, siendo el efecto magnético el que más interesa en este asunto. La ley de Lenz dice que todo conductor sometido a un campo magnético variable, crea en sí una corriente inducida que tiende a oponer sus efectos a la causa que la produce. Llamamos a la oposición a la circulación reactancia. Para una bobina o inductancia es denominada reactancia inductiva.
Pues bien, si la reactancia inductiva es lo que se opone a la circulación de una corriente variable y justamente aparece por la circulación de esta corriente variable, ya sea alterna o continua pulsante, es de esperar que sus efectos sean más acentuados cuanto mayor sea la concentración de magnetismo en el inductor. Como sabemos que el magnetismo aparece cuando circula una corriente eléctrica, es de suponer que este magnetismo (y por ende su reacción), sea mayor cuanto mayor sea esta corriente circulante y que del mismo modo mayor será la concentración del magnetismo cuanto más veces la corriente pase por el mismo lugar donde creará el campo magnético o sea cuanto mayor sea la cantidad de las espiras o vueltas que la bobina inductora o inductor posea.
Breve descripción de este simple fenómeno: la reacción de la bobina o inductor a la corriente variable puede ser explicada al suponer que el campo magnético creado fuese otra forma de energía que al crearse absorbe de la energía eléctrica aquel conocido efecto magnético y al desaparecer devuelve una gran parte de la energía eléctrica absorbida para su creación.etc