Conceptos Fundamentales de Electricidad y Circuitos Eléctricos

Ley de Coulomb

Si dos partículas cargadas eléctricamente se encuentran en un mismo espacio, existe entre ellas una interacción que se presenta como una fuerza de repulsión si ambas cargas son del mismo tipo, pero será una fuerza de atracción si son de distinto tipo. La magnitud de interacción es proporcional al producto del valor de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Campo Eléctrico

Es el espacio que rodea a una carga eléctrica, el cual se manifiesta solamente cuando ingresa a su espacio otra carga eléctrica. El valor del campo eléctrico se calcula usando la siguiente fórmula:

Da= distancia desde la carga al punto considerado

Trabajo Eléctrico: corresponde a la cantidad de energía que se requiere para trasladar una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico. En un campo eléctrico, todos los puntos que están a una distancia de la carga que genera el campo se dice que poseen el mismo valor de campo eléctrico, o que forman una superficie equipotencial, es decir, poseen el mismo potencial eléctrico.

La conductancia se representa con la letra G, y la unidad de medida es el Siemens (S).

Resistencia Eléctrica

ρ= Resistividad del material.

l= Longitud del material

A= Área o sección transversal.

Leyes de Kirchhoff

Ley de las Corrientes

La suma algebraica de todas las corrientes que concurren a un nudo es cero. Dicho de otra manera, la suma de las corrientes que ingresan a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen de él.

Ley de las Tensiones

Al realizar un camino cerrado dentro de un circuito eléctrico cualquiera, la suma algebraica de todas las tensiones en camino es cero. Dicho de otra manera, la suma de todas las subidas de tensión es igual a todas las caídas de tensión.

Potencia Eléctrica

La potencia es la medida de la velocidad con la cual se realiza un trabajo, en forma matemática:

P= Potencia (W)

W= Trabajo (J)

t= Tiempo (s)

La potencia eléctrica se calcula realizando el producto de la tensión y la intensidad de corriente, matemáticamente se expresa:

Equivalente de Thevenin

Todo circuito lineal es factible de ser reemplazado por una fuente real de tensión cuando se analiza desde dos nudos cualquiera de él. El valor de la fuente ideal de tensión se denomina VTH y el valor de la resistencia interna se denomina Rth. Para determinar el valor de la resistencia de Thevenin, se procede a anular todas las fuentes de energía del circuito original y determinar la resistencia equivalente analizada desde los puntos a, b; las fuentes ideales de tensión se anulan reemplazándolas por un cortocircuito y las fuentes ideales de intensidad de corriente se reemplazan por un circuito abierto. Para determinar el valor de la fuente de Thevenin, es necesario determinar la tensión que existe entre los puntos a, b.

Equivalente de Norton

Cualquier circuito, sin importar su tamaño y complejidad, puede ser representado en forma equivalente, cuando se analiza desde dos puntos cualquiera de él, por una fuente real de intensidad de corriente, es decir, por una fuente ideal de intensidad de corriente en paralelo con una resistencia. La corriente entregada por la fuente ideal es In (corriente de Norton) y el valor de la resistencia es Rn (resistencia de Norton). El valor de la corriente In se obtiene al determinar el valor de la intensidad de corriente que circula entre los terminales a, b cuando están unidos mediante un cortocircuito. El valor de Rn se determina al encontrar el valor de la resistencia equivalente del circuito analizado desde los terminales a, b cuando se han anulado todas las fuentes de energía del circuito.

Conversión Δ - λ

Conversión λ - Δ

Condensadores

Son elementos pasivos de circuitos eléctricos que tienen la propiedad característica de poder almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico. El parámetro que permite determinar cuánta energía puede almacenar un condensador se denomina capacidad, la cual se mide en unidades denominadas Faradios (F). La capacidad de un condensador depende de sus dimensiones y del material con el cual se mantiene el campo eléctrico, es decir, el dieléctrico.

Condensador Plano de Placas Paralelas

Corresponde a un condensador formado por dos placas conductoras planas separadas por un material dieléctrico homogéneo de dimensiones estables.

La capacidad de este condensador está dada por:

E= Constante dieléctrica del material aislador que separa ambas placas.