Thévenin, Norton y conceptos clave de circuitos eléctricos: superposición, Fourier y transferencia máxima
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Teoremas y conceptos esenciales en circuitos eléctricos
Thévenin
Thévenin: Establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte puede sustituirse por un circuito equivalente constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia, de forma que al conectar un elemento entre los dos terminales A y B el comportamiento visto desde esos terminales será idéntico al del circuito original.
Norton
Norton: Establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por una fuente equivalente de intensidad en paralelo con una impedancia equivalente.
Superposición
Superposición: Este teorema establece que el efecto de dos o más fuentes de voltaje sobre una resistencia es igual a la suma de los efectos de cada fuente tomadas por separado, sustituyendo todas las demás fuentes de voltaje por un cortocircuito (en el caso de fuentes de tensión) o por un circuito abierto (en el caso de fuentes de corriente), según corresponda.
Máxima transferencia de potencia
Máxima transferencia de potencia: En todo circuito lineal y activo, la transferencia de potencia hacia una carga es máxima cuando la impedancia de la carga es igual a la conjugada de la impedancia interna del circuito (en el caso de impedancias complejas) o igual a la impedancia interna en valor real para impedancias puramente resistivas.
Valor instantáneo
Valor instantáneo: Es el valor que toma la tensión en cada instante de tiempo siguiendo la función senoidal. Por ejemplo: V(t) = Vmax · sen(ωt).
Valor máximo de la tensión
Valor máximo de la tensión: Es el mayor valor alcanzado por la señal; gráficamente se representa en la cresta de la señal (Vmax).
Tensión eficaz
Tensión eficaz: Se define como aquella tensión que, bajo las mismas condiciones, produce los mismos efectos caloríficos en una resistencia que una tensión continua del mismo valor. La tensión eficaz (valor RMS) se relaciona con la tensión máxima mediante la expresión Vef = Vmax / √2 para una señal senoidal pura.
Intensidad eficaz
Intensidad eficaz: La intensidad eléctrica también varía según una función temporal; en la práctica esta corriente se mide con un amperímetro. Para una señal senoidal pura, Ief = Imax / √2.
Fourier
Fourier: Afirma que cualquier función temporal periódica se puede representar como la suma (serie o transformada) de varias señales senoidales o cosenoidales de diferente amplitud y frecuencia, siendo estas frecuencias múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la señal a representar.
Ancho de banda
Ancho de banda: Es la diferencia entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima (o entre las frecuencias de corte) en las que un sistema mantiene un comportamiento útil o dentro de especificaciones.
Circuitos elementales: fases entre tensión e intensidad
- Circuito resistivo puro: La corriente y la tensión están en fase.
- Circuito inductivo puro: La intensidad (corriente) está atrasada 90° con respecto a la tensión (la tensión adelanta a la corriente por 90°).
- Circuito capacitivo puro: La tensión está atrasada 90° con respecto a la corriente (la corriente adelanta a la tensión por 90°).
Notas adicionales
Los conceptos anteriores son aplicables en el contexto de circuitos lineales y análisis en régimen estacionario senoidal, salvo que se indique lo contrario. Para el tratamiento de señales periódicas no senoidales se emplean series de Fourier o transformadas para identificar armónicos y calcular valores eficaces y potencia total.