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ANALISIS DE CIRCUITOS

Jhon Rios 243003_83 Presentado a. Angel Alejandro Rodríguez

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA CEAD DUITAMA Septiembre, 2018 OBJETIVOS

- Aprender los conceptos básicos que se utilizan en el área de circuitos electrónicos. - Aprender a calcular la corriente y voltaje en un circuito en paralelo - Aprender a calcular la corriente y voltaje en un circuito en serie. - Practicar la funcionalidad de un circuito mixto la a través de software simulador de circuitos.

2 DEFINICIONES -CORRIENTE: Llamamos corriente eléctrica a aquella magnitud física que nos indica la cantidad de electricidad que recorre un conductor, durante una unidad de tiempo determinada. El mencionado flujo de intensidad eléctrica, de acuerdo a lo establecido por el Sistema Internacional de Unidades, que es aquel sistema que en este sentido adoptan la mayor parte de los países del planeta, se mide en lo que se denomina amperios. (ABC, 2007 -2018)

-VOLTAJE: Voltaje es la magnitud física que es capaz de cuantificar la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. La fuerza (magnitud física) que impulsa a los electrones a través de un conductor en un circuito cerrado, esto para que los electrones sean capaces de llegar a un punto determinado. (Reyes, s.f.)

POTENCIA:

Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.

ENERGIA: Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa con la letra “J”. (Álvarez, 2004 - 2015)

RESISTENCIA: L a idea de resistencia se vincula a la oposición que ejerce algo o alguien. En el contexto de la electricidad, el concepto refiere al componente de un circuito que dificulta el avance de la corriente eléctrica, a la traba en general que ejerce el circuito sobre el paso de la corriente y a la magnitud que, en ohmios, mide dicha propiedad. Es importante tener en cuenta que todos los materiales ejercen una cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la totalidad de las sustancias se oponen, con mayor o menor éxito, a la circulación de la corriente. Aquellos materiales que ejercen una

resistencia eléctrica muy reducida se llaman conductores. El oro y el aluminio, por ejemplo, suelen emplearse como conductores. (Gardey, 2014)

Unidades de medida: Corriente: Amperios (A) Voltaje: Voltios (V) Potencia: vatio o watt (W) Resistencia: La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio (Ω)

LEY DE HOM La ley de ohm dice que la intensidad que circula por un conductor de electricidad es directamente suministrada a la variación de voltaje y paralela e inversamente a la resistencia. Su importancia es debido a que en un circuito se puede saber desde antes la forma en que va funcionar antes de conectar. Teniendo en cuenta la información de dos de los tres elementos que se manejan. Las fórmulas para saber con anticipación como funcionara tu circuito son las siguientes:

FUENTES AC Y DC: ALTERNA (AC= del inglés Alternating Current) Este tipo de energía es el que suministra la empresa proveedora de Energía Eléctrica a los hogares y las industrias. Alimenta las redes eléctricas de las ciudades, iluminando a todo el mundo y generando movimiento al sector Industrial. Los valores de voltaje más usados son: 110v, 220v, 440v AC y son los encargados de hacer funcionar electrodomésticos y máquinas en todo el planeta. Está representado como una señal sinusoidal u onda seno.

-Se caracteriza porque no tiene polaridad definida, es decir que sus niveles de valor positivo y negativo están cambiando a través del tiempo. -Este tipo de energía tiene la particularidad de ser transportada a grandes distancias, ya que manejan niveles altos de Voltaje y Potencia y la pérdida de energía es mínima. -El sentido de la Corriente cambia de dirección.

DIRECTA (DC= del inglés Direct Current) También conocida como corriente continua, es la empleada o utilizada en la gran mayoría de circuitos electrónicos, hoy por hoy nuestros dispositivos de mayor uso como son: Laptops, Celulares, Tablets, Reproductores MP3, etc.; es decir los dispositivos que son portátiles/inalámbricos (sin cables), utilizan como fuente de energía una batería, la cual proporciona alimentación o voltaje a sus circuitos internos, los valores más representativos de alimentación son: 24v, 12 v, 9v, 5v, 3.3v, que son utilizados a nivel Industrial, en las telecomunicaciones, Automotriz, tecnología, hogar entre otros. Está representada esquemáticamente con el símbolo de una batería o una línea constante o de trazo punteado como se ve a continuación:

Símbolo de Corriente Directa o Continua. -Se genera una tensión constante, es decir su nivel de voltaje no varía en el tiempo. -La corriente también es constante y no cambia de dirección. El sentido de la corriente va desde el terminal negativo de la batería o fuente hacia su terminal positivo, ese es el sentido del flujo de electrones. -Para esta clase de alimentación, se debe tener en cuenta la polaridad (configuración terminal positivo (+), negativo (-)), en los componentes del circuito, para prevenir cortos circuitos. -Niveles o valores de voltaje y Potencia normalmente bajos, este tipo de señal no se pueden transmitir por cables o conductores a grandes distancias, debido a que la señal se cae o atenúa y esto se manifiesta en pérdidas de energía. -La corriente continua es producida por celdas electroquímicas (Baterías), fotovoltaicas (Paneles Solares), y por conversión de corriente alterna a directa por medio de dispositivos electrónicos (Fuentes de Alimentación).

CIRCUITOS EN SERIE

La conexión en serie se da cuando juntamos una pata de la resistencia con otra, sin que haya algo que obstruya el flujo de corriente entre estas. Su principal característica es que solo sigue un camino en la conducción de electricidad.

CIRCUITOS EN PARALELO La conexión en paralelo se da cuando dos resistencias unen sus patas entre si abriendo más caminos para que la corriente llegue a tierra.

(Marmolejo, 2016) INDUCTORES Y CAPACITORES

INDUCTORES:

Los inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados con campos magnéticos. Una aplicación de

los inductores, consistente en bloquear ("choke" en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga referencia a los inductores que se emplean en aplicaciones donde su valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.

Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor. La inductancia resultante es directamente proporcional al número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la bobina. Símbolos:

CLASIFICACIÓN 1 Según el núcleo o soporte: 





Núcleo de aire: el devanado se realiza sobre un soporte de material no magnético (fibra, plástico, ...). En los casos donde no se utiliza soporte, la bobina queda conformada sólo debido a la rigidez mecánica del conductor. Núcleo de hierro: como tiene mayor permeabilidad que el aire (10 a 100), aumenta el valor de la inductancia. Sin embargo, sólo se emplea en bajas frecuencias porque a altas frecuencias las pérdidas son elevadas. Aplicaciones: fuentes de alimentación y amplificadores de audio. Núcleo de ferrita: las ferritas son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad (10 a 10000) que además son dieléctricos. Existe una gran variedad en el mercado en función de la frecuencia de trabajo.

Nota: radiofrecuencia (100kHz a 100GHz) audiofrecuencia (20Hz a 20kHz). 2 Según la forma constructiva: 

Solenoides:



Toroides:

3 Según la frecuencia de la corriente aplicada:  

Alta frecuencia: de reducido tamaño y número de espiras Baja frecuencia: de mayor tamaño y número de espiras

4 Según el recubrimiento: -, plástico, resina, metal (apantalladas). 5 Según la característica de su valor: fijos y ajustables. 6 Según el tipo de montaje: de inserción y SMD. En la siguiente tabla se pueden observar los inductores más comunes: Tipo

Formato

Valores típicos

Solenoides: núcleo de aire núcleo ferrita

Aplicaciones

generales, filtros, 1nH a 15mH convertidores DC/DC

de

Toroides

1uH a 30mH

para filtrar transitorios

Encapsulados o moldeados

0.1uH a 1mH

osciladores y filtros

Chips

1nH a 1mH

Ajustables

1nH a 7mH

(teoria de circuitos 1, 2002)

aplicaciones generales osciladores y circuitos de RF como transmisores y receptores

CAPACITORES Los capacitores o condensadores son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados con campos eléctricos. Básicamente, todo capacitor se construye enfrentando dos placas conductoras. El medio que las separa se denomina dieléctrico y es un factor determinante en el valor de la capacidad resultante. Además de depender del dieléctrico, la capacidad es directamente proporcional a la superficie de las placas e inversamente proporcional a la distancia de separación. Símbolos

CLASIFICACIÓN 1 Según su dieléctrico:     

aire mica papel cerámico plástico (KS: styroflex, dieléctrico de poliestireno y láminas de metal. KP: dieléctrico de polipropileno y láminas de metal. MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado. MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado. MKT: dieléctrico de poliéster y láminas de metal vaporizado. MKC: dieléctrico de policarbonato y láminas de metal vaporizado.

 

vidrio / cuarzo óxidos (electrolíticos de aluminio y electrolíticos de tantalio).

2 Según la polaridad admitida: polarizados y no polarizados. 3 Según la característica de su valor: fijos, variables y ajustables. 4 Según su montaje en el circuito: de inserción y montaje superficial.

Tipo

Cerámicos

Película: Poliéster, Poliestireno, Policarbonato, Polipropileno

Formato

Valores típicos Tensión máx

Observaciones

Aplicaciones

100pF 10nF

a no polarizados; en filtros, reducido tamaño osciladores, pero amplias acoplamientos de circuitos 25V a 3kV tolerancias

10nF 47uF 25 2000V

en circuitos de no polarizados; audio y resistente a la propósito humedad; reducido general, tamaño, pérdidas osciladores, a (salvo poliéster) y integradores, distorsión sintonizadores a

Electrolítico aluminio

de

Electrolítico de tantalio

Chip

Ajustables o trimmers

3.

polarizados o no; de gran rendimiento volumétrico, pero 1uF a fuentes de también de grandes 10mF alimentacion de tolerancias y cc, filtros, pérdidas; vida útil bloqueo de cc 5 a 450V desde 1000 hs (se deterioran aunque no se usen) radiales o axiales; polarizados o no; de tipo: gota, rectangular, o tubular; de gran fuentes de 47nF a rendimiento alimentación de 1.2mF volumétrico; menor cc, filtros, corriente de fuga, aplicaciones 3 a 450V más caro y menor generales rango de valores que los electrolíticos de aluminio 10pF a 10uF aplicaciones polarizados o no generales 6 a 16V 1pF 500pF

a no polarizados; de circuitos aire, mica, sintonizadores y cerámica, vidrio, filtros 5 a 100V cuarzo y plástico

Ra= R6+R6

RB=

𝑅4 𝑋 𝑅𝐴 𝑅4+𝑅𝐴

Ra=1330 Ω

=134.7 Ω

RC = RB+R3 = 234.7 Ω

𝑅2𝑋𝑅𝐶

RD= 𝑅2+𝑅𝐶 = 113.55 Ω

RE= RD+R1 = 333.55Ω

𝑉

It =𝑅𝑡 9

It = 333.55 = 26.98mA

W1= V1x I1 W1 = 5.9356 x 26.98 = 160.14

W2 =V2 x I2 W2 = 3.063 x 13.90 = 42.575 W3 = V3 x I3 W3 = 1.303 x 13.03 = 16.97 W4 = V4 x I4 W4 = 1.755 x 11.66 = 20.46 W5 = V5 x I5

W5 = 433.95 x 1.315 = 570.64 W6 = V6 x I6 W6 = 1.315 x 1.315 = 1.729 RESISTENCIA TOTAL CORRIENTE TOTAL CORRIENTE R1 CORRIENTE R2 CORRIENTE R3 CORRIENTE R4 CORRIENTE R5 CORRIENTE R6 VOLTAJE R1 VOLTAJE R2 VOLTAJE R3 VOLTAJE R4 VOLTAJE R5 VOLTAJE R6

333.55Ω 26.98mA 26.98mA 13.90mA 13.03mA 11.66mA 1.31mA 1.31mA 5.93V 3.063V 1.30V 1.75V 433.95 1.315V

MULTISIM Mediciones de corriente

Medición de voltaje

CORRIENTE R1 R2 R3 R4 R5 R6

TEORICO 26.98v 13.90v 13.03v 11.66v 1.315v 1.315v

SIMULADOR 26.980v 13.929v 13.055v 11.728v 1.3228v 1.3228v

% ERROR 0 -0.20863309 -0.15349194 -0.51457975 -0.763358 -0.763358

VOLTAJE R1 R2 R3 R4 R5 R6

TEORICO 5.9356v 3.063v 1.303v 1.755v 433.95 1.315v

SIMULADOR 5.9356v 3.0644v 1.3051v 1.7593v 436.51mv 1.3228v

% ERROR 0 -0.03264 -0.15349 -0.22792 -0.589929 -0.532319

Link de la simulación https://www.multisim.com/content/tmJT3sV5ueHhV69rhg2c6c/circuito1/open/

CONCLUSIONES -La utilización de la electrónica es de mucha utilidad y para poder crear circuitos es necesario no pasar por alto las reglas que se encuentran definidas. - La simulación es una herramienta muy útil que nos permite realizar comparaciones y calcular para evitar errores.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

-ABC definición electrica.php

(2007

-2018)

https://www.definicionabc.com/ciencia/corriente-

-Gardey, Julián Pérez Porto y Ana (2014) Definicion de. https://definicion.de/resistenciaelectrica

-Marmolejo, Hector Hugo Torres Ortega y Ruben Estrada (2016). HETPRO https://hetpro-store.com/TUTORIALES/ley-de-ohm/

-Reyes, Luis Antonio De La Cruz. INGENIERIA ELECTRONICA .ORG. https://ingenieriaelectronica.org/que-es-voltaje-definicion-y-caracteristicas/

(teoria de circuitos 1, 2002)

-Álvarez, José Antonio E. García (2004-2015) Asi Funsiona.com. Recuperado de http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_1.htm

-López, E., Marrón, M. & Bravo, I. (2008). Fundamentos de electrónica (2a.ed.). (pp. 1421). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2460/lib/unadsp/reader.action?ppg=14&docID=317685 8&tm =1529110404477