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Circuito

Septiembre 06, 2023

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Este aviso fue puesto el 28 de julio de 2017.
Para otros usos de este término, véase Circuito (desambiguación).

Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos (como baterías, resistores, inductores, condensadores, interruptores, transistores, entre otros) que transportan la corriente eléctrica a través de una trayectoria cerrada.

Un circuito original, que consta de fuentes, componentes lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la superposición lineal. Además, son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente continua, en corriente alterna y transitoria.

Un circuito eléctrico es una red formada por un bucle cerrado, que ofrece una vía de retorno para la corriente. Por lo tanto, todos los circuitos son redes, pero no todas las redes son circuitos (aunque las redes sin bucle cerrado a menudo se denominan "circuitos" de forma imprecisa). Las redes eléctricas lineales, son un tipo especial que consiste sólo en fuentes (tensión o corriente), elementos lineales (resistencias, condensadores, inductores) y elementos lineales distribuidos (líneas de transmisión), tienen la propiedad de que las señales son linealmente superponibles. Por lo tanto, son más fáciles de analizar, utilizando potentes métodos del dominio de la frecuencia, como la transformada de Laplace, para determinar las respuestas en CC, CA y la respuesta transitoria.

Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias, fuentes de voltaje y corriente. El análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente continua, se denomina: «circuito de corriente continua». La resistencia efectiva y las propiedades de distribución de corriente de redes de resistencias arbitrarias se pueden modelar en términos de sus medidas gráficas y propiedades geométricas.[1]​

Un circuito que tiene componentes electrónicos se denomina circuito electrónico. Generalmente, estas redes son no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Elementos de un circuito Editar

 
Figura 1: Circuito ejemplo.
  • Componente: un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
  • Nodo: punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A,B,C,D,E son nodos.C no se considera un nuevo nodo, porque se puede considerar el mismo nodo que A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
  • Rama: porción del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 hay siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal solo puede circular una corriente.
  • Malla: cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
  • Fuente: componente que se encarga de proporcionar energía eléctrica al circuito entero. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
  • Conductor: es un objeto de material que permite el libre flujo de corriente,-sin resistencia-, haciendo contacto entre dos o más componentes electrónicos.

Clasificación Editar

Pasividad Editar

Una red activa contiene al menos una fuente de tensión o fuente de corriente que puede suministrar energía a la red indefinidamente. Una red pasiva no contiene una fuente activa.

Una red activa contiene una o más fuentes de fuerza electromotriz. Ejemplos prácticos de tales fuentes incluyen una batería o un generador. Los elementos activos pueden inyectar potencia al circuito, proporcionar ganancia de potencia y controlar el flujo de corriente dentro del circuito.

Las redes pasivas no contienen fuentes de fuerza electromotriz. Están formadas por elementos pasivos como resistencias y condensadores.

Por linealidad Editar

Una red es lineal si sus señales obedecen al principio de superposición; en caso contrario, es no lineal. Las redes pasivas suelen considerarse lineales, pero hay excepciones. Por ejemplo, un inductor con núcleo de hierro puede entrar en saturación si se conduce con una corriente suficientemente grande. En esta región, el comportamiento del inductor es muy poco lineal.

Por grupos Editar

Los componentes pasivos discretos (resistencias, condensadores e inductores) se denominan elementos agrupados porque se supone que toda su resistencia, capacitancia e inductancia se encuentra ("agrupada") en un lugar. Esta filosofía de diseño se denomina circuito de parámetros concentrados y las redes así diseñadas se denominan circuitos de elementos agrupados. Este es el enfoque convencional para el diseño de circuitos. A frecuencias lo suficientemente altas, o para circuitos lo suficientemente largos (como líneas de transmisión de energía), la suposición de los elementos ya no es válida porque hay una fracción significativa de una longitud de onda a través de las dimensiones de los componentes. Para estos casos es necesario un nuevo modelo de diseño, denominado modelo de elementos distribuidos. Las redes diseñadas según este modelo se denominan circuitos de elementos distribuidos.

Un circuito de elementos distribuidos que incluye algunos componentes lumped se denomina diseño semi-lumped. Un ejemplo de circuito semi-lumped es el Filtro comb.

Otra clasificación Editar

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:

 
 
 
 

Clasificación de las fuentes Editar

Las fuentes pueden clasificarse en fuentes independientes y fuentes dependientes.

Independientes Editar

Una fuente independiente ideal mantiene la misma tensión o corriente independientemente de los demás elementos presentes en el circuito. Su valor es constante (CC) o sinusoidal (CA). La intensidad de la tensión o de la corriente no se ve modificada por ninguna variación en la red conectada.

Dependientes Editar

Las fuentes dependientes dependen de un elemento concreto del circuito para suministrar la potencia o la tensión o la corriente dependiendo del tipo de fuente que sea, es decir, fuente de voltaje o una fuente de corriente cuyo valor depende de un voltaje o corriente en otra parte de la red.

Leyes fundamentales Editar

Véase también: Análisis de circuitos

Las leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito eléctrico son:

  • Ley de corriente de Kirchhoff: la suma de las corrientes que entran por un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.
  • Ley de tensiones de Kirchhoff: la suma de las tensiones en un lazo debe ser 0.
  • Ley de Ohm: el flujo de la corriente es directamente proporcional al voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia.
  • Teorema de Norton: cualquier red lineal que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia.
  • Teorema de Thévenin: cualquier red lineal que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia.
  • Teorema de superposición: en una red eléctrica lineal con varias fuentes independientes, la respuesta de una rama determinada cuando todas las fuentes están activas simultáneamente es igual a la suma lineal de las respuestas individuales tomando una fuente independiente a la vez.

Si el circuito contiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes más complejas. Su aplicación genera un sistema de ecuaciones que puede resolverse ya sea de forma algebraica o numérica.

Métodos de diseño Editar

Para diseñar cualquier circuito eléctrico, ya sea analógico o digital, los ingenieros eléctricos deben ser capaces de predecir las tensiones y corrientes de todo el circuito. Los circuitos lineales, es decir, circuitos con la misma frecuencia de entrada y salida, pueden analizarse a mano usando la teoría de los números complejos. Otros circuitos solo pueden analizarse con programas informáticos especializados o con técnicas de estimación como el método de linealización.

Los programas informáticos de simulación de circuitos, como SPICE, y lenguajes como VHDL y Verilog, permiten a los ingenieros diseñar circuitos sin el tiempo, gasto y riesgo que tiene el construir un circuito prototipo.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirá un sistema de ecuaciones lineales que puede resolverse manualmente o por computadora u ordenador.

Software de simulación de redes Editar

Circuitos más complejos pueden ser analizados numéricamente con software como SPICE o Gnucap, o simbólicamente usando software como SapWin.

Linealización alrededor del punto de funcionamiento Editar

Cuando se enfrenta a un nuevo circuito, el software primero intenta encontrar una solución de estado estable, es decir, uno donde todos los nodos se ajustan a la ley de corriente de Kirchhoff y los voltajes a través de cada elemento del circuito se ajustan a las ecuaciones de voltaje/corriente que gobiernan ese elemento.

Una vez encontrada la solución de estado estacionario, se conocen los puntos de funcionamiento de cada elemento del circuito. Para un análisis de pequeña señal, cada elemento no lineal puede ser linealizado alrededor de su punto de operación para obtener la estimación de pequeña señal de los voltajes y corrientes. Se trata de una aplicación de la Ley de Ohm. La matriz del circuito lineal resultante puede resolverse con eliminación gaussiana.

Aproximación lineal a trozos Editar

Software como la interfaz PLECS para Simulink utiliza la aproximación piecewise-linear de las ecuaciones que gobiernan los elementos de un circuito. El circuito se trata como una red completamente lineal de diodos ideales. Cada vez que un diodo pasa de encendido a apagado o viceversa, cambia la configuración de la red lineal. Añadir más detalles a la aproximación de las ecuaciones aumenta la precisión de la simulación, pero también su tiempo de ejecución.

Véase también Editar

Referencias Editar

  1. Kumar, Ankush; Vidhyadhiraja, N. S.; Kulkarni, G. U . (2017). «Current distribution in conducting nanowire networks». Journal of Applied Physics 122 (4): 045101. Bibcode:2017JAP...122d5101K. doi:10.1063/1.4985792. 

Enlaces externos Editar

  •   Datos: Q132629
  •   Multimedia: Electrical circuits / Q132629
  •   Recursos didácticos: Introducción a la Física/Circuitos eléctricos

Septiembre 06, 2023
circuito, este, artículo, sección, necesita, referencias, aparezcan, publicación, acreditada, este, aviso, puesto, julio, 2017, para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, circuito, interconexión, componentes, eléctricos, como, baterías, resistore. Este articulo o seccion necesita referencias que aparezcan en una publicacion acreditada Este aviso fue puesto el 28 de julio de 2017 Para otros usos de este termino vease Circuito desambiguacion Un circuito es una interconexion de componentes electricos como baterias resistores inductores condensadores interruptores transistores entre otros que transportan la corriente electrica a traves de una trayectoria cerrada Un circuito original que consta de fuentes componentes lineales resistencias condensadores inductores y elementos de distribucion lineales lineas de transmision o cables tiene la propiedad de la superposicion lineal Ademas son mas faciles de analizar usando metodos en el dominio de la frecuencia para determinar su respuesta en corriente continua en corriente alterna y transitoria Un circuito electrico es una red formada por un bucle cerrado que ofrece una via de retorno para la corriente Por lo tanto todos los circuitos son redes pero no todas las redes son circuitos aunque las redes sin bucle cerrado a menudo se denominan circuitos de forma imprecisa Las redes electricas lineales son un tipo especial que consiste solo en fuentes tension o corriente elementos lineales resistencias condensadores inductores y elementos lineales distribuidos lineas de transmision tienen la propiedad de que las senales son linealmente superponibles Por lo tanto son mas faciles de analizar utilizando potentes metodos del dominio de la frecuencia como la transformada de Laplace para determinar las respuestas en CC CA y la respuesta transitoria Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistencias fuentes de voltaje y corriente El analisis de circuitos resistivos es menos complicado que el analisis de circuitos que contienen capacitores e inductores Si las fuentes son de corriente continua se denomina circuito de corriente continua La resistencia efectiva y las propiedades de distribucion de corriente de redes de resistencias arbitrarias se pueden modelar en terminos de sus medidas graficas y propiedades geometricas 1 Un circuito que tiene componentes electronicos se denomina circuito electronico Generalmente estas redes son no lineales y requieren disenos y herramientas de analisis mucho mas complejos Indice 1 Elementos de un circuito 2 Clasificacion 2 1 Pasividad 2 2 Por linealidad 2 3 Por grupos 2 4 Otra clasificacion 2 5 Clasificacion de las fuentes 2 5 1 Independientes 2 5 2 Dependientes 3 Leyes fundamentales 4 Metodos de diseno 5 Software de simulacion de redes 5 1 Linealizacion alrededor del punto de funcionamiento 5 2 Aproximacion lineal a trozos 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externosElementos de un circuito Editar nbsp Figura 1 Circuito ejemplo Componente un dispositivo con dos o mas terminales en el que puede fluir interiormente una carga En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes Nodo punto de un circuito donde concurren mas de dos conductores A B C D E son nodos C no se considera un nuevo nodo porque se puede considerar el mismo nodo que A ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tension 0 VA VC 0 Rama porcion del circuito comprendida entre dos nodos consecutivos En la figura 1 hay siete ramales AB por la fuente BC por R1 AD AE BD BE y DE Obviamente por un ramal solo puede circular una corriente Malla cualquier camino cerrado en un circuito electrico Fuente componente que se encarga de proporcionar energia electrica al circuito entero En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes una de intensidad I y dos de tension E1 y E2 Conductor es un objeto de material que permite el libre flujo de corriente sin resistencia haciendo contacto entre dos o mas componentes electronicos Clasificacion EditarPasividad Editar Una red activa contiene al menos una fuente de tension o fuente de corriente que puede suministrar energia a la red indefinidamente Una red pasiva no contiene una fuente activa Una red activa contiene una o mas fuentes de fuerza electromotriz Ejemplos practicos de tales fuentes incluyen una bateria o un generador Los elementos activos pueden inyectar potencia al circuito proporcionar ganancia de potencia y controlar el flujo de corriente dentro del circuito Las redes pasivas no contienen fuentes de fuerza electromotriz Estan formadas por elementos pasivos como resistencias y condensadores Por linealidad Editar Una red es lineal si sus senales obedecen al principio de superposicion en caso contrario es no lineal Las redes pasivas suelen considerarse lineales pero hay excepciones Por ejemplo un inductor con nucleo de hierro puede entrar en saturacion si se conduce con una corriente suficientemente grande En esta region el comportamiento del inductor es muy poco lineal Por grupos Editar Los componentes pasivos discretos resistencias condensadores e inductores se denominan elementos agrupados porque se supone que toda su resistencia capacitancia e inductancia se encuentra agrupada en un lugar Esta filosofia de diseno se denomina circuito de parametros concentrados y las redes asi disenadas se denominan circuitos de elementos agrupados Este es el enfoque convencional para el diseno de circuitos A frecuencias lo suficientemente altas o para circuitos lo suficientemente largos como lineas de transmision de energia la suposicion de los elementos ya no es valida porque hay una fraccion significativa de una longitud de onda a traves de las dimensiones de los componentes Para estos casos es necesario un nuevo modelo de diseno denominado modelo de elementos distribuidos Las redes disenadas segun este modelo se denominan circuitos de elementos distribuidos Un circuito de elementos distribuidos que incluye algunos componentes lumped se denomina diseno semi lumped Un ejemplo de circuito semi lumped es el Filtro comb Otra clasificacion Editar Los circuitos electricos se clasifican de la siguiente forma T i p o d e s e n a l Corriente continua Corriente alterna displaystyle color Blue mathrm Tipo de se tilde n al quad begin cases mbox Corriente continua mbox Corriente alterna end cases nbsp T i p o d e r e g i m e n C o r r i e n t e p e r i o d i c a Corriente transitoria Permanente displaystyle color Blue mathrm Tipo de r acute e gimen quad begin cases mathrm Corriente peri acute o dica mbox Corriente transitoria mbox Permanente end cases nbsp Tipos de componentes E l e c t r i c o s E l e c t r o n i c o s Digitales A n a l o g i c o s Mixtos displaystyle color Blue mbox Tipos de componentes quad begin cases mathrm El acute e ctricos mathrm Electr acute o nicos quad begin cases mbox Digitales mathrm Anal acute o gicos mbox Mixtos end cases end cases nbsp T i p o d e c o n f i g u r a c i o n Serie Paralelo Mixto displaystyle color Blue mathrm Tipo de configuraci acute o n quad begin cases mbox Serie mbox Paralelo mbox Mixto end cases nbsp Clasificacion de las fuentes Editar Las fuentes pueden clasificarse en fuentes independientes y fuentes dependientes Independientes Editar Una fuente independiente ideal mantiene la misma tension o corriente independientemente de los demas elementos presentes en el circuito Su valor es constante CC o sinusoidal CA La intensidad de la tension o de la corriente no se ve modificada por ninguna variacion en la red conectada Dependientes Editar Las fuentes dependientes dependen de un elemento concreto del circuito para suministrar la potencia o la tension o la corriente dependiendo del tipo de fuente que sea es decir fuente de voltaje o una fuente de corriente cuyo valor depende de un voltaje o corriente en otra parte de la red Leyes fundamentales EditarVease tambien Analisis de circuitos Las leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito electrico son Ley de corriente de Kirchhoff la suma de las corrientes que entran por un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo Ley de tensiones de Kirchhoff la suma de las tensiones en un lazo debe ser 0 Ley de Ohm el flujo de la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia Teorema de Norton cualquier red lineal que tenga una fuente de tension o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia Teorema de Thevenin cualquier red lineal que tenga una fuente de tension o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tension en serie con una resistencia Teorema de superposicion en una red electrica lineal con varias fuentes independientes la respuesta de una rama determinada cuando todas las fuentes estan activas simultaneamente es igual a la suma lineal de las respuestas individuales tomando una fuente independiente a la vez Si el circuito contiene componentes no lineales y reactivos pueden necesitarse otras leyes mas complejas Su aplicacion genera un sistema de ecuaciones que puede resolverse ya sea de forma algebraica o numerica Metodos de diseno EditarPara disenar cualquier circuito electrico ya sea analogico o digital los ingenieros electricos deben ser capaces de predecir las tensiones y corrientes de todo el circuito Los circuitos lineales es decir circuitos con la misma frecuencia de entrada y salida pueden analizarse a mano usando la teoria de los numeros complejos Otros circuitos solo pueden analizarse con programas informaticos especializados o con tecnicas de estimacion como el metodo de linealizacion Los programas informaticos de simulacion de circuitos como SPICE y lenguajes como VHDL y Verilog permiten a los ingenieros disenar circuitos sin el tiempo gasto y riesgo que tiene el construir un circuito prototipo Si el circuito electrico tiene componentes no lineales y reactivos pueden necesitarse otras leyes mucho mas complejas Al aplicar estas leyes o teoremas se producira un sistema de ecuaciones lineales que puede resolverse manualmente o por computadora u ordenador Software de simulacion de redes EditarCircuitos mas complejos pueden ser analizados numericamente con software como SPICE o Gnucap o simbolicamente usando software como SapWin Linealizacion alrededor del punto de funcionamiento Editar Cuando se enfrenta a un nuevo circuito el software primero intenta encontrar una solucion de estado estable es decir uno donde todos los nodos se ajustan a la ley de corriente de Kirchhoff y los voltajes a traves de cada elemento del circuito se ajustan a las ecuaciones de voltaje corriente que gobiernan ese elemento Una vez encontrada la solucion de estado estacionario se conocen los puntos de funcionamiento de cada elemento del circuito Para un analisis de pequena senal cada elemento no lineal puede ser linealizado alrededor de su punto de operacion para obtener la estimacion de pequena senal de los voltajes y corrientes Se trata de una aplicacion de la Ley de Ohm La matriz del circuito lineal resultante puede resolverse con eliminacion gaussiana Aproximacion lineal a trozos Editar Software como la interfaz PLECS para Simulink utiliza la aproximacion piecewise linear de las ecuaciones que gobiernan los elementos de un circuito El circuito se trata como una red completamente lineal de diodos ideales Cada vez que un diodo pasa de encendido a apagado o viceversa cambia la configuracion de la red lineal Anadir mas detalles a la aproximacion de las ecuaciones aumenta la precision de la simulacion pero tambien su tiempo de ejecucion Vease tambien EditarCircuitos de corriente directa son aquellos donde la corriente mantiene su magnitud a lo largo del tiempo Circuitos de corriente alterna son aquellos donde la corriente electrica varia ciclicamente Circuito digital trabaja con senales digitales como los computadores los controladores logicos programables y los relojes electronicos entre otros Circuito en serie conectado secuencialmente Circuito en paralelo donde todos los componentes coinciden entre sus terminales Circuito integrado pastilla de material semiconductor de algunos milimetros cuadrados de area sobre la que se 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