Técnicas de análisis de circuitos. Introducción. II

Vocabulario:

Bien, en el capítulo anterior vimos la diferencia entre circuitos planares y no planares para saber si podemos hacer uso del cálculo de corrientes de mallas. En este capítulo vamos a definir conceptos básicos que necesitaremos a lo largo de las explicaciones.

Primero presentaremos un circuito a modo de ejemplo a partir del cual iremos determinando las diferentes partes de las cuales se compone:

Nodo:

El nodo es el punto en que se unen dos o más elementos del circuito.

Ejemplo: a,b,c,e y g.

Nodo esencial:

Un nodo en el que se unen tres elementos o más elementos del circuito.

Ejemplo: b,c,e y g.

Camino:

Sucesión de elementos básicos adyacentes en las que no hay un elemento incluido mas de una vez.

Ejemplo: V1-R1-R6-R5.

Rama:

Camino que conecta dos nodos.

Ejemplo: R1.

Rama esencial:

Camino que conecta dos nodos esenciales sin pasar a través de un nodo esencial.

Ejemplo: V1-R1.

Lazo:

Camino cuyo nodo de partida coincide con el nodo final.

Ejemplo: V1-R1-R6-R5-R4.

Malla:

Lazo que no encierra ningún otro lazo.

Ejemplo: R2-R5-R4.

Técnicas de análisis de circuitos. Introducción. I

En este nuevo capítulo vamos a analizar circuitos de manera sistemática y mucho más eficiente gracias a la ayuda de dos nuevos métodos que nos van a facilitar el cálculo analítico de las variables del circuito. Estos dos métodos son conocidos cómo: método de las tensiones de nodo y método de las corrientes de malla. Ambos nos proporcionan dos métodos que nos permitirán describir el circuito con el mínimo de ecuaciones posibles.

Antes de avanzar con estos dos métodos es importante adelantar que, en concreto, la aplicación del método de las corrientes de malla está limitado a circuitos planares. Los circuitos planares son circuitos que se caracterizan porque pueden ser esquematizados gráficamente en el plano ( de ahí su nombre) de forma que ninguna rama se cruce.

Para entenderlo de manera visual, vamos analizar dos ejemplos de esquemas de circuitos planares y no planares:

Circuito planar:

Ambos esquemas pertenecen al mismo circuito funcional ya que si os fijáis a pesar de que han sido esquematizados de formas distintas mantienen sus conexiones de nodo inalteradas. Este ejemplo manifiesta que aparentemente, un circuito nos puede parecer no planar, debido a la existencia de cruzamientos, pero si éste se puede redibujar evitando los cruzamientos, sin alterar las conexiones, podemos considerarlo como un circuito planar; Nos permite su esquematización de manera que ninguna rama se nos cruce. Por tanto es importante visualizar bien el esquema e identificar si es planar o no, antes de proceder a su análisis.

Circuito no planar:

Como se puede observar en el caso de no planares es imposible esquematizar el circuito sin que las ramas se crucen en el plano sin alterar las conexiones de nodo. En estos casos no podremos hacer uso del método de corrientes de malla.

Resolviendo un circuito con fuente independiente

Hoy voy a desarrollar un ejercicio propuesto en clase.

He de reconocer que estoy iniciándome ( entre puntillas ) , en el tema electrónico, y es importante , si el lector llega hasta este artículo, que entienda y comprenda las bases con las que se desarrolla el autor, que de momento son escasas ( en eso se basa el conocimiento! en aprender lo que no se conoce).

El profesor nos ha enviado este circuito para resolverlo:

Como podemos observar, tenemos una fuente de voltaje independiente,  V1 , en la parte izquierda del circuito. Una combinación de 5 resistencias, Rn. Una fuente de corriente independiente en la parte derecha y una molesta fuente dependiente , simbolizada por 2vx.

A esta molesta fuente dependiente vamos a dedicarle cierta atención. ¿De qué depende? , bien, las fuentes dependientes dependen, como bien indica su nombre, de una variable, generalmente relacionada linealmente con algún elemento del circuito. En nuestro caso, nos la relaciona con vx, que es la diferencia de potencial existente en la resistencia R2. La constante de proporcionalidad entre éste y el voltaje que genera está marcada por la pendiente cuyo valor es 2. Por tanto por cada valor del voltaje existente en la resistencia R2 , se generará en la fuente 2 veces la anterior. A modo de ejemplo, si tenemos una diferencia de potencial vx, en la resistencia R2 de 2V, nuestra fuente dependiente generará 4 Voltios.

Los valores de las fuentes dependientes, por tanto, son marcados por elementos externos y es evidente que estas fuentes complican el análisis que hasta ahora realizábamos en la "escuela" , pero es preciso comenzar a estudiarlos de manera consistente porque son frecuentes en el mundo de la ingeniería.

Bien, sigamos:

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Tecsic es un blog personal creado por un estudiante de ingeniería eléctrica con el fin de compartir conocimientos en la red sobre temas relacionados con la ingeniería y todas las disciplinas que la rodean, necesarias para su desarrollo. En Tecsic también se tratan temas no tan orientados a la ingeniería, como paradigmas científicos e información sobre ciencias y otros planos que plantean curiosidad desde el punto de vista más puro e inmaterial.