Por:
Julio César Chinchilla Guarín (G12 NL06)
Diego Mauricio Ramos Remolina (G12
NL21)
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Los elementos de circuito se dividen en dos:
elementos activos, es decir, los que generan
potencia o entregan potencia al circuito en un
intervalo de tiempo infinito; y los elementos
pasivos, que son los que consumen potencia.
Los elementos activos en un esquema se
caracterizan porque la corriente que los
atraviesa entra por el polo negativo y sale por
el positivo, mientras en los elementos pasivos
ocurre lo contrario.
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Gustav Robert Kirchhoff, profesor alemán que
nació en la época en que Georg Ohm efectuaba
sus trabajos experimentales.
Las leyes de Kirchhoff son dos: ley de
corrientes de Kirchhoff (LCK) y ley de
tensiones de Kirchhoff (LVK).
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La ley de corrientes de Kirchhoff dice: “la suma
algebraica de las corrientes que entran a
cualquier nodo es cero.”
Lo que se puede expresar de tres maneras:
1. La suma de las corrientes que entran a un
nodo es igual a cero.
2. La suma de las corrientes que salen de un
nodo es igual a cero.
3. La suma de corrientes que entran a un nodo
es igual a la suma de corrientes que salen del
mismo.
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La ley de tensiones de Kirchhoff dice: “la suma
algebraica de las tensiones alrededor de
cualquier trayectoria cerrada es cero.”
El signo de la tensión en cada elemento de
circuito va variando según por donde entre la
corriente a cada elemento; suele tomarse que si
es un elemento activo la tensión se toma
negativa, si es un elemento pasivo la tensión es
positiva.
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Georg Simon Ohm, en 1827 publicó un folleto
donde mostraba sus primeros intentos por
medir corrientes y tensiones en un elemento de
circuito y por relacionarlas de una manera
matemática.
Uno de esos resultados es lo que hoy
conocemos como ley de Ohm, pero hay algo
interesante, Henry Cavendish, un brillante
semiermitaño 46 años antes en Inglaterra había
descubierto el mismo resultado.
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El resultado al que llegó Ohm fue:
v=i*R
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Donde v es la tensión entre los terminales del
elemento, i la corriente que lo atraviesa y R la
resistencia del material.
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Los elementos de circuito de un circuito
resistivo son dos, fuentes de tensión o de
corriente (que pueden ser dependientes o
independientes, pero no es tema de este curso,
por lo que no se va a tratar) y resistencias.
Las fuentes son elementos activos, mientras las
resistencias son elementos pasivos.
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Es preciso mencionar que la resistencia tiene un
inverso que es la conductancia, normalmente
denotada como G, sus unidades son los
Siemens [S] o [Ωˉ¹].
R=1/G
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Circuitos resistivos hay de distintos tipos, pero
en general son de dos tipos: serie y paralelo.
Dos elementos están en serie cuando están
conectados por un solo nodo; mientras dos
elementos están en paralelo cuando están
conectados por dos nodos, es decir, por ambos
terminales.
Circuito en Serie:
Circuito en
Paralelo:
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Para decir si un circuito es serie o paralelo o
ambos, hay que observar cómo está conectado
un elemento respecto al otro, por ejemplo: “la
resistencia está en serie con la fuente de tensión
independiente y está a la vez en paralelo con la
fuente de corriente independiente”.
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Existen muchas técnicas de análisis de
circuitos, algunos son: corrientes de malla,
tensiones nodales, superposición, teorema de
Thévenin y Norton. Estos son temas del curso
de Circuitos Eléctricos I, pero cabe mencionar
que todas esas técnicas se basan en las leyes de
Kirchhoff.
Pero también hay una técnica de simplificación
de circuitos, son las resistencias equivalentes.
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En un circuito en serie, varias resistencias
colocadas en serie puede ser sustituidas por una
sola resistencia, su valor será la suma de las
resistencias del circuito original.
En un circuito en paralelo, varias resistencias
colocadas en paralelo pueden ser sustituidas por
una sola resistencia, su valor será el inverso de la
suma de los inversos de cada resistencia. Aunque
también se puede decir que la conductancia
equivalente será igual a la suma de todas las
conductancias.
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Circuitos Resistivos - fisica1000017