Elementos de un Circuito

1. Elementos de un Circuito
Conceptos Básicos

2. • Hay cinco elementos de circuito ideales básicos: fuentes de tensión,
fuentes de corriente, resistencias, bobinas y condensadores.
• Recordemos que un elemento activo es aquel que modela un
dispositivo capaz de generar energía eléctrica.
• Los elementos pasivos modelan dispositivos físicos que son incapaces
de generar energía eléctrica.

3. Fuentes de alimentación
• Una fuente eléctrica es un dispositivo capaz de convertir energía no
eléctrica en energía eléctrica y viceversa.
• Una fuente ideal de tensión. Es un elemento del circuito que
mantiene una tensión prescrita en los bornes de sus terminales,
independientemente de la corriente que fluya a través de sus
terminales.
• Una fuente ideal de corriente. Es un elemento del circuito que
mantiene una corriente prescrita a través de sus terminales,
independientemente de la tensión existente en bornes de los
mismos.

4. Fuentes de alimentación
• Estos elementos de circuito no existen como dispositivos reales, sino
que se trata de modelos idealizados de las fuentes de corriente y
tensión existentes en la práctica.
• Las fuentes ideales de tensión y de corriente pueden subdividirse en
fuentes independientes y fuentes dependientes.
• Una fuente independiente. Establece una tensión o corriente en un
circuito que no dependen de las tensiones o corrientes en otras
partes del circuito. El valor de la tensión o corriente suministradas
esta especificado, exclusivamente por el valor de la propia fuente
independiente.

5. Fuentes de alimentación
• Por contraste una fuente dependiente proporciona una tensión o
corriente cuyo valor depende de la tensión corrientes existentes en
algún otro punto del circuito.

6. Fuentes de alimentación
• Los circuitos eléctricos y electrónicos deben alimentarse con energía
eléctrica (la energía debida a las cargas eléctricas) para realizar la
función para la que fueron diseñados y construidos. Esta energía
usualmente se genera y la proporcionan dispositivos denominados
fuentes de voltaje, a los que también se les da el nombre de fuentes
de alimentación, por los que se alimentan de energía eléctrica a un
sistema o circuito.
• De ahí que se les identifica como elementos activos en el análisis de
circuitos.

7. Fuentes de alimentación
Diagrama de una fuente de alimentación o fuente de voltaje, en cuyo interior se realiza una transformación
de energía, para finalmente entregar a la salida una diferencia de potencial eléctrico o voltaje, que se
cuantifica en volts.

8. Fuentes de alimentación
• Las fuentes de voltaje trabajan bajo el principio de que “la energía no
se crea ni se destruye, solo se transforma”, que obedece a la ley de la
conservación de la energía del universo. Esto significa que si una
fuente de voltaje genera y proporciona energía eléctrica (cargas
eléctricas) a algún sistema o circuito, mediante una diferencia de
potencial, es porque dicha fuente, a su vez recibe en su entrada,
energía en alguna de sus manifestaciones (calorífica, química,
mecánica, luminosa o eléctrica), y entrega en su salida energía
eléctrica en forma de diferencia de potencial eléctrico o voltaje,
cuantificada en volts.

9. Fuentes de alimentación
• Solo en términos teóricos puede hablarse de un sistema perfecto
(cero perdidas); pero en la practica no existe dicho sistema; es decir
no hay fuente con una eficiencia del 100%.
• El porcentaje de energía perdida varía según la calidad de la fuente, o
bien de las características del sistema alimentado.

10. Fuentes de alimentación
• Para su análisis teórico, en los circuitos eléctricos y electrónicos se
utilizan representaciones simbólicas de lo que seria una fuente de
voltaje real. Sin importar sus características y especificaciones, las
fuentes de voltaje se representan como se ilustra a continuación:
Símbolos de la s fuentes de voltaje

11. Fuentes de alimentación
• El voltaje que entrega una fuente de alimentación se mide con un
multímetro. Para realizar la medición el multímetro se conecta en
paralelo con las terminales de la fuente: la terminal positiva del
instrumento va con el positivo de la fuente, y la terminal negativa del
instrumento se conecta al extremo negativo, como se ilustra a
continuación.

12. Fuentes de alimentación
• El osciloscopio es un instrumento que permite analizar el
comportamiento de los dispositivos electrónicos, es de gran utilidad
en el laboratorio de electrónica, para el análisis de señales eléctricas.
Tiene la particularidad de contar con una pantalla en la cual se trazan
las señales que se verifican y sus características.
• De la misma manera que se conecta un voltímetro, para medir un
voltaje por medio del osciloscopio, este se conecta en paralelo con el
dispositivo que se estudia, como se denota a continuación.

13. Fuentes de alimentación

14. Fuentes de alimentación

15. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
• Utilizando definiciones de fuentes ideales independientes de tensión
y de corriente, indique que interconexiones de la siguiente figura son
admisibles y cuales violan las restricciones impuestas por las fuentes
ideales.

16. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
• La conexión (a) es valida. Cada una de las fuentes suministra una
tensión en bornes del mismo par de terminales, marcados como a,b.
Esto requiere que cada una de las fuentes suministre la misma
tensión y con la misma polaridad, cosa que las dos fuentes del
ejemplo hacen.

17. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales

18. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
La conexión (b) es valida. Cada una de las fuentes suministra corriente
a través del mismo par de terminales, marcados como a y b. Esto
requiere que cada fuente suministre y en la misma dirección, cosa que
las dos fuentes del ejemplo lo hacen.

19. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales

20. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
La conexión (c) no es correcta. Cada fuente suministra tensión en
bornes del mismo par de terminales, marcados como a y b. Esto
requiere que cada fuente suministre la misma tensión y con la misma
polaridad, cosa que no sucede con las dos fuentes del ejemplo.

21. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales

22. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
• La conexión (d) no es admisible. Cada fuente suministra corriente a
través del mismo par de terminales, marcados como a y b. Esto
requiere que cada fuente suministre la misma corriente y en la misma
dirección, lo cual no hacen las dos fuentes del ejemplo.

23. Problemas Interconexión de Fuentes
ideales

24. Problemas Interconexión de Fuentes
idealesLa conexión (e) es valida. La fuente de tensión suministra tensión en bornes
de la pareja de terminales marcadas como a y b. La fuente de corriente
suministra corriente a través del mismo par de terminales. Puesto que una
fuente ideal de tensión suministra la misma tensión independientemente de
la corriente existente, y una fuente ideal de corriente suministra la misma
corriente independiente de la tensión, se trata de una conexión valida.

25. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
• Utilizando las definiciones de las fuentes ideales independientes y
dependientes, indique que interconexiones de las figuras son validas
y cuales violan las restricciones impuestas por las fuentes ideales.

26. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
• La conexión (a) no es valida, Tanto la fuente independiente como la
dependiente suministran tensión en bornes del mismo par de
terminales, etiquetados como a, b. Esto requiere que cada fuente
suministre la misma tensión y con la misma polaridad. La fuente
independiente suministra 5V, pero la fuente dependiente suministra
15V.

27. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes

28. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
La conexión (b) es valida. La fuente independiente de tensión suministra tensión
en bornes del par de terminales marcados como a, b. La fuente dependiente de
corrientes suministra corriente a través del mismo par de terminales. Puesto que
una fuente ideal de tensión suministra la misma tensión independiente de la
corriente existente, y una fuente ideal de corriente suministra la misma corriente
independiente de la tensión, se trata de una conexión valida

29. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes

30. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
La conexión (c) es valida. La fuente dependiente de corriente suministra
corriente a través del par de terminales marcados como a, b. La fuente de
tensión dependiente suministra tensión en bornes del mismo par de terminales.
Puesto que una fuente ideal de corriente suministra la misma corriente
independientemente de la tensión, y una fuente ideal de tensión suministra la
misma tensión independientemente de la corriente, se trata de una conexión
admisible.

31. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes

32. Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
La conexión (d) es invalida. Tanto la fuente independiente como al dependiente
suministran corriente a través del mismo par de terminales, etiquetados como a, b.
Esto requiere que cada fuente suministre la misma corriente y en la misma
dirección de referencia. La fuente independiente suministra 2ª, pero la fuente
dependiente suministra 6ª en dirección opuesta.

33. La intensidad de corriente eléctrica
• Otro concepto básico para el análisis de circuitos, es el de intensidad
de corriente eléctrica, que indica la presencia de cargas eléctricas que
se desplazan en una trayectoria o circuito.
• Se ha mencionado anteriormente que las cargas eléctricas pueden
moverse a través de trayectorias en cuyos extremos existen puntos
con alguna diferencia de potencial. A este movimiento de cargas se le
denomina corriente eléctrica. Naturalmente las cargas se deben
desplazarse en un medio conductor.

34. La intensidad de corriente eléctrica
• En la actualidad se manejan dos criterios para el análisis de corriente,
uno es el sentido real de las cargas(las negativas) y el otro el
convencional, que se supone que se desplazan las cargas positivas. La
gran mayoría de los textos, tratados, diagramas, publicaciones
relacionadas con la materia utilizan el sentido convencional de la
corriente, el cual utilizarnos también nosotros, en donde se considera
que las cargas eléctricas fluyen de (+) a (-) como se denota a
continuación.

35. Para crear y mantener la corriente eléctrica
(movimiento de electrones), deben darse dos
condiciones indispensables:
Que haya una fuente de electrones o dispositivo
para su generación (generador), pila, batería,
fotocélula, etc.
Que exista un camino, sin interrupción, en el exterior
del generador, por el cual, circulen los electrones. A
este Camino se le conoce como conductor.
Movimiento de las cargas es de negativo a positivo,
mientras que el sentido convencional es de positivo a
negativo.

36. La intensidad de corriente eléctrica
• En el análisis de circuitos puede aplicarse uno u otro ya que
tratándose de convencionalismos, ambos dan el mismo resultado. Sin
embargo esto solo es valido para efecto de los análisis teóricos; desde
luego que en el laboratorio los equipos e instrumentos detectan el
sentido real de la corriente, identificándose siempre la terminal
positiva con el color rojo y la negativa con el negro.

37. Conductor
• Es un cuerpo en cuyo interior hay cargas libres que se mueven debido
a la fuerza ejercida sobre ellas por un campo eléctrico. Las cargas
libres en un conductor metálico son los electrones. Las cargas libres
en un electrolito o gas en condiciones adecuadas como un anuncio
luminoso de Neón o una lámpara fluorescente son iones, positivos o
negativos y electrones.

38. La intensidad de corriente eléctrica
• Es evidente que casi en ninguna circunstancia circulará el mismo
número de electrones. Su numero depende de la diferencia de
potencial y de la capacidad del medio para conducir (conductividad).
• Una forma de medir el mayor o menor flujo de cargas es conocer la
intensidad de corriente que se define como la cantidad de carga que
circula por un conductor en la unidad de tiempo (un segundo).
Q
I
t

39. La intensidad de corriente eléctrica
• Por definición
• Un ampere es la intensidad de corriente que circula a través de un
punto, cuando por ese punto pasa una carga de 1 coulomb en cada
segundo.
• La manera correcta de medir una intensidad de corriente en alguna
trayectoria o rama de un circuito, es conectar el amperímetro en serie
en la rama de interés, como se muestra en la siguiente figura.

40. Representación simbólica o diagrama esquemático de un circuito
eléctrico correspondiente a un circuito real.