ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN C.C.

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1 ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN C.C.
Profesora: Yesenia Restrepo Chaustre 2 de Septiembre de 2011

2 CONCEPTOS FUNDAMENTALES
PRIMERA UNIDAD CONCEPTOS FUNDAMENTALES

3 BREVE RESEÑA HISTORICA DE LA CIENCIA ELÉCTRICA
Se piensa que Tales de Mileto ( a.C.)fue el primero en observar las propiedades eléctricas del ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos. En el siglo XIII se usaban imanes flotantes como brújulas flotantes BREVE RESEÑA HISTORICA DE LA CIENCIA ELÉCTRICA

4 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1600, William Gilbert ( ) publicó en Inglaterra el libro de De Magnete. Estudió los imanes para mejorar las brújulas usadas en la navegación. El primero en aplicar el término electricidad “elektron”=ámbar Gilbert = unidad de medida fuerza magnetomotriz. En 1675, Robert Boyle publicó sus numerosos resultados experimentales, fue uno de los primeros en experimentar con la electricidad en el vacío.

5 BREVE RESEÑA HISTORICA
Otto Von Guericke ( ), físico alemán, construyó un generador eléctrico y lo describió en su Experimenta Nova en Consistía en una esfera de azufre, torneada con una manija a través de la cual la carga es inducida al posar una mano sobre la esfera. En 1733, el francés Francois de Cisternay Du Fay ( ) fué el primero en identificar al existencia de dos cargas eléctricas , las cuales denominó electricidad vítrea y resinosa (positiva y negativa).

6 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1746, Pieter Van Musschenbroek y E.G. Von Kleist, en la Universidad de Leyden, desarrollaron lo que daría paso al condensador eléctrico, La botella de Leyden. Con esta botella se almacenó electricidad estática. A fines de la década de 1740, Benjamin Franklin creó la teoría de que hay dos clases de carga, positiva y negativa. Demostró la naturaleza eléctrica de los rayos, inventó el pararrayos. En 1780 inventa los lentes bifocales.

7 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1776, Charles Agustín de Coulomb ( ) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas. Coulomb es la unidad de medida de carga eléctrica 1767, el químico Joseph Priestley publicó el primer libro sobre la historia de la electricidad. Prueba que la fuerza que se ejerce entre las cargas eléctricas varían inversamente proporcional a la distancia que las separa.

8 BREVE RESEÑA HISTORICA
Alejandro Volta ( ) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente contínua, fue así como desarrollo la Pila. Volt = la unidad fuerza electromotriz (Tensión). Luigi Galvani ( ), propuso la teoría de la Electricidad Animal, llevó a cabo una serie de experimentos con las ancas de una rana.

9 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1812, El matemático Francés Siméon-Denis Poisson ( ) publicó su trabajo más importante relacionado con la aplicación matemática a la Electricidad y Magnetismo, describiendo la leyes de la electrostática. El científico Danés Hans Christian Oersted ( ) descubre el electromagnetismo. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la Electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la Reluctancia Magnética.

10 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1823, Andre-Marie Ampere ( ) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotríz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Definió la corriente eléctrica y concibió medios para medirla. En 1820, Jean- Baptiste Biot ( ) y Felix Savart ( ) Franceses, determinan la conocida ley de Biot-Savart mediante la cual, calculan la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una carga eléctrica.

11 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1826, El físico Alemán Georg Simon Ohm ( ) fué quien formuló con exactitud la ley de las corrrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm. Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.

12 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1831, Michael Faraday ( ) dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento. La tensión inducida en la bobina que se mueve en campo magnético no uniforme fue demostrada por Faraday, en un aparato como el que se muestra. En 1828, El Americano Joseph Henry ( ) perfeccionó los electroimanes, observó que la polaridad cambiaba al cambiar la dirección del flujo de corriente, y desarrolló el concepto de Inductancia Propia.

13 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1835, Samuel F.B. Morse ( ), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un simple circuito electromagnético para transmitir información, El Telégrafo. En 1835 construye el primer telégrafo. En , James Prescott Joule ( ) Físico Inglés, quien descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría. Joule inventó la soldadura eléctrica de arco Joule es la unidad de medida de Energía.

14 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1854, El matemático Inglés William Thomson (Lord Kelvin) ( ), con su trabajo sobre el análisis teórico sobre transmisión por cable, hizo posible el desarrollo del cable transatlántico. En 1851 definió la Segunda Ley de la Termodinámica. Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta. En 1845, Gustav Robert Kirchhoff ( ) Físico Alemán, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II.

15 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1868, El Científico Belga Zénobe- Théophile Gramme ( ) construyó la primera máquina de corriente continua El Dinamo punto de partida de la nueva industria eléctrica. En patentó la teoría de la Máquina magneto- eléctrica para producir corriente continua.

16 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1870, James Clerk Maxwell ( ) Matemático Inglés formuló las cuatros ecuaciones que sirven de fundamento de la teoría Electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la energía se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la Luz Maxwell es la unidad del flujo Magnético.

17 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1876, Alexander Graham Bell ( ) Escocés-Americano inventó el Teléfono En 1879, El Físico Inglés Joseph John Thomson ( ) demostró que los rayos catódicos estaban constituido de partículas atómicas de carga negativas la cual el llamo ¨Corpúsculos¨ y hoy en día los conocemos como Electrones.

18 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1881, Thomas Alva Edison ( ) produce la primera Lámpara Incandescente con un filamento de algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas. En 1881 desarrolló el filamento de bambú , en 1904 el filamento de tungsteno, En 1910 la lámpara de 100. En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York.

19 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1884, Heinrich Rudolf Hertz ( ) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y las reescribió, en la forma que hoy en día es conocida. En 1888 Hertz recibió el reconocimiento por sus trabajos sobre las Ondas Electromagnéticas Hertz es la unidad de medida de la frecuencia. En 1884, John Henry Poynting ( ), alumno de Maxwell. Publicó un artículo en el cual demostró que el flujo de Energía podía calcularse mediante una ecuación que representa la interrelación entre el campo Eléctrico y Magnético.

20 BREVE RESEÑA HISTORICA
En 1888, Nikola Tesla ( ) Serbio- Americano inventor e investigador quien desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores polifásicos de corriente alterna. Tesla es la unidad de medida de la densidad de flujo magnético. Algunas de sus patentes (+700): En 1888 Motor de inducción, la mejora del dinamo. En 1890 el Motor de corriente alterna. En 1892 el Sistema de transmisión de potencia. En 1894 el Generador eléctrico. En 1896 el Equipo para producir corrientes y tensiones de alta frecuencia. En 1897 mejoras en el transformador eléctrico.

21 BREVE RESEÑA HISTORICA
1899, Guglielmo Marconi transmite señales de radio desde south Forlean a Wimereux, Inglaterra. 1904, John Ambrose Fleming inventa el diodo termoiónico. 1905, Albert Einstein el efecto fotoeléctrico. 1906, Lee De Forest inventa el triodo. 1927, se establece experimentalmente la televisión. 1933, Edwin Amstrong demuestra la transmisión radial FM. 1946, computadora electrónica digital ENIAC.

22 BREVE RESEÑA HISTORICA
1948, William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain producen el primer transistor. 1958, Primera transmisión de voz desde un satélite. Se inventa el láser. 1959, Invención del circuito integrado por Jack Kilby y Robert Noyce. 1980, primer cable de fibra óptica instalado en Chicago. 1987, se demuestra la superconductividad a 95K. 1995, se establece internet.

23 CIRCUITOS ELECTRICOS Y FLUJO DE CORRIENTE
La energía eléctrica puede transportarse hacia cualquier punto por medio de un par de alambres y, dependiendo de las necesidades del usuario, convertirse en luz, calor o movimiento. Un circuito eléctrico o una red eléctrica es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí en una trayectoria cerrada de forma que pueda fluir continuamente una corriente eléctrica. CIRCUITOS ELECTRICOS Y FLUJO DE CORRIENTE

24 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Cada elemento esta representado por el elemento de dos terminales, también llamados dispositivos y a las terminales nodos. La corriente es la razón de cambio temporal de la carga que pasa por un punto dado. La carga es la propiedad intrínseca de la materia responsable de los fenómenos eléctricos.

25 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
La cantidad de carga q se puede expresar en términos de la carga de un electrón , que es de Coulombs. -1Coulomb es la carga de electrones. Carga es la cantidad de electricidad responsable de los fenómenos eléctricos.

26 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
La corriente puede expresarse como La corriente es la tasa de flujo de la carga eléctrica por un punto dado. La unidad de la corriente es el ampere (A)

27 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Convención del flujo de carga El flujo de corriente se representa convencionalmente como un flujo de cargas positivas (Benjamín Franklin). Ahora se sabe que el flujo de carga en los conductores metálicos es de electrones con carga negativa. La corriente se considera como un flujo de cargas positivas.

28 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Se utiliza una flecha para indicar la dirección de una corriente. Tiene una magnitud o valor (puede ser positivo o negativo) Tiene una dirección (presentada por la flecha). Una corriente constante se llama corriente directa, cd (I). Una corriente variable con el tiempo, i(t).

29 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Carga y Corriente EJEMPLO Obtenga la corriente en un elemento cuando la carga que ha entrado al elemento es q=12t C.

30 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Carga y Corriente EJEMPLO Determine la carga que ha entrado a la terminal de un elemento desde t=0 s hasta t=3 s cuando la corriente es como se muestra en la figura:

31 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
Carga y Corriente EJEMPLO Calcule la carga q(t) y trace su gráfica cuando la corriente que entra a la terminal de un elemento es como se muestra en la figura: (suponga que q(t)=0 para t<0)

32 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES En la reunión de 1960 de la Conferencia General de Pesas y Medidas, los representantes modernizaron el sistema métrico y crearon el Système International d’Unités, llamado comúnmente unidades SI. SI: Sistema Internacional de Unidades (Système International d’Unités)

33 UNIDADES FUNDAMENTALES O BASICAS DEL SI
Circuitos eléctricos y flujo de corriente SISTEMAS DE UNIDADES UNIDADES FUNDAMENTALES O BASICAS DEL SI

34 UNIDADES DERIVADAS DEL SI
Circuitos eléctricos y flujo de corriente SISTEMAS DE UNIDADES UNIDADES DERIVADAS DEL SI

35 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES PREFIJOS SI

36 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES En términos de distancia es mucho más común ver “micrón” y con frecuencia se utiliza el angstrom correspondiente a metros.

37 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES EJEMPLO Un láser de fluoruro de kriptón emite luz con una longitud de onda de 248nm, lo cual es lo mismo que: 0.0248mm 2.48µm 0.248µm 24800Å

38 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES EJEMPLO Una corriente constante de 4KA fluye a través de un elemento. ¿Cuál es la carga que ha pasado a través del elemento en el primer milisegundo?

39 Circuitos eléctricos y flujo de corriente
SISTEMAS DE UNIDADES EJEMPLO ¿Cuál de las tres corrientes, i1=45µA, i2=0.03mA e i3=25x10-4ª, es la más grande?