Instituto Universitario Politcnico Santiago MarioExtensin Porlamar

Anlisis critico(Circuitos elctricos)

Realizado por:Ali Mrquez C.I.: 21.727.779Seccin: 4AProfesor: Lic. Julin CarneiroIngeniera industrial

Porlamar, mayo 2015OndaUna onda es una perturbacin que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.Las ondas materiales (todas menos las electromagnticas) requieren un medio elstico para propagarse.Elmedio elstico se deformay se recuperavibrando al paso de la onda.

La perturbacincomunica una agitacina la primera partcula del medio en que impacta -este es elfocode las ondas- y en esa partcula se inicia la onda.La perturbacinse transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones,siempre que el medio sea istropo ( de iguales caractersticas fsico- qumicas en todas las direcciones ).Todas las partculas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de ftbol.

La forma de la onda es la foto de la perturbacin propagndose, la instantnea que congela las posiciones de todas las partculas en ese instante. Curiosamente, la representacin de las distancias de separacin de la posicin de equilibrio de las partculas al vibrar frente al tiempo dan unafuncin matemtica senoque, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.Podemos predecir la posicin que ocuparn dichas partculas ms tarde, aplicando esta funcin matemtica.El movimiento de cada partcula respecto a la posicin de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbacines un movimiento vibratorio armnico simple.

Unaonda transporta energa y cantidad de movimiento pero no transporta materia:las partculas vibran alrededor de la posicin de equilibrio pero no viajan con la perturbacin.Veamos un ejemplo: la onda que transmite un ltigo lleva una energa que se descarga al golpear su punta. Las partculas del ltigo vibran, pero no se desplazan con la onda.Las partculas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en direccin e intensidad que les producen una aceleracin variable y un M.A.S.Pulso y tren de ondasEl movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc) puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbacin, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.Un impulso nico, una vibracin nica en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamadapulso.Las partculas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energa y se quedan como estaban inicialmente. El pulso slo est un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.Si las vibraciones que aplicamos al extremo de la cuerda se suceden de forma continuada se forma untren de ondasque se desplazar a lo largo de la cuerda.Tipos de ondas:ondas transversales y ondas longitudinales

En funcin del tipo de soporte que requieren para su propagacin las ondas se clasifican enmecnicas y electromagnticas. Las mecnicas requieren un medio elstico para propagarse y las electromagnticas no, se pueden propagar en el vaco.Si las clasificamos en funcin de como vibran respecto a la direccin de propagacin tenemos las ondastransversales y las longitudinales.

Si las partculas del medio en el que se propaga la perturbacinvibran perpendicularmente a la direccin de propagacinlas ondas se llamantransversales.Si vibran en la misma direccin se llaman longitudinales.Aceptaremos que la forma de los pulsos no vara durante la propagacin, lo cual slo es slo cierto para las ondas electromagnticas propagndose en el vaco. Las dems ondas se atenan.Vamos a referirnos nicamente a ondas cuyos pulsos pueden ser descritos por las funciones matemticas seno y coseno. Lamamos a estas ondasondas armnicas.Las partculas del medio en que se propaga una ondas transversal (en este caso las de la cuerda) vibran perpendicularmente a la posicin inicial de la cuerda, separndose de la posicin inicial, subiendo y bajando con unmovimiento vibratorio armnico simple.La separacin de la posicin de equilibrio responde a la frmula y(t )=A sen(wt), dondeA es la amplitud o separacin mxima.La velocidad de vibracin de las partculas es variable ( v=A wcoswt ), perpendicular a la direccin de propagacin y diferente de la velocidad de propagacin del pulso (V) que es constante.Las ondas transversales tienencrestasyvallesy las longitudinalestienen compresionesydilataciones.En los dos tipos de ondas una partcula siempre se separa armnicamente de la posicin de equilibrio.Si una onda interfiere con otra en determinados puntos puede ocurrir que se anule la vibracin formndose unnodo(mira el dibujo animado del inicio de la pgina que representa la onda estacionaria en una cuerda).Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresin (gases, lquidos y slidos) y las transversales necesitan medios con resistencia a la flexin, como la superficie de un lquido, y en general medios rgidos.Los gases y los lquidos no transmiten las ondas transversales.Longitud de onda, frecuencia y periodoSe define lalongitud de onda,l,como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilacin completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilacin se llamaperiodo ( T )y lafrecuencia(n) es el nmero de oscilaciones (vibraciones) que efecta cualquier punto de la onda en un segundo.

Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda sonondas unidimensionalesy, como todas las ondas, realizan unatransmisin de energa y cantidad de movimiento sin transporte de materia. Cuando dos ondas se cruzan se producen losfenmenos de interferenciaque afectan a las partculas que estn en el cruce pero no a las ondas, de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus caractersticas ni el valor de la energa transportada.Unaonda electromagnticaconsiste en la expansin de radiaciones electromagnticas mediante el espacio. Cabe destacar que no requieren de un medio material: lasondas luminosasforman parte de las ondas electromagnticas. Loshornos a microondas, laconectividad WiFiy elsistema Bluetoothsonsistemasque tambin utilizan las ondas electromagnticas

Lasondas mecnicas, por otra parte, son alteraciones tensionales que se propagan a lo largo de un medio material. Lasondas sonorasy lasondasssmicasforman parte de las ondas mecnicas.Unaonda gravitacionales la ondulacin que se produce en la dimensin espaciotemporal y que se genera por laaceleracinde un cuerpo masivo. Este concepto surgi a partir de la teora de la relatividad general, aunque an no se ha podido registrar ninguna onda de este tipo.La distancia o el perodo espacial existente entre un pulso y otro se denominalongitudde onda. Por lo general, su medicin se realiza tomando en cuentados puntos seguidos que presenten la misma fase, como pueden ser dos mximos, dos mnimos, o bien dos que crucen el cero, siempre que vayan en el mismo sentido. Dos rayos de luz que corran a la misma velocidad, como ser los de la luz azul y la roja, pueden presentar diferencias en cuanto al tiempo que tome a sus respectivos campos elctricos aumentar y disminuir; esto resulta enfrecuenciasy longitudes de onda distintas.

Este concepto se aplica a todos los tipos de onda, sean deaguaen el mar, de presin del aire o de radiacin electromagntica. Adems, al llevarlo a una grfica, resulta sencillo de comprender, ya que no presenta ms dificultad que medir la distancia entre dospuntosdispuestos en los ejes X e Y, por ejemplo.En algunos casos, ladistanciaque recorren las partculas o el medio por el cual se propaga la onda no se corresponden con el trayecto real de dicha onda, el cual constituye su longitud. Tal es el caso de las olas del mar, ya que sus molculas muestran un movimiento vertical, mientras que la onda se desplaza horizontalmente.Para citar algunos ejemplos muy cercanos a nosotros, elsonidopresenta una longitud de onda que va de un valor inferior a 2 cm hasta alrededor de 17 metros, dentro del espectro de tonos que el odo humano es capaz de percibir; la luz con la que alumbramos nuestras casas, por otro lado, muestra longitudes que oscilan entre los 400 y los 700 nanmetros, en el caso de la luz violeta y roja respectivamente.

Formas de ondaHay una gran variedad de Formas de Onda que pueden representar la variacin de un voltaje o de una corriente en un circuito elctrico, pero existe un grupo de ellas que aparecen muy frecuentemente en el anlisis de circuitos elctricos, por lo que en los siguientes puntos se van a estudiar en detalle. Dichas Formas de Onda incluyen la Funcin Escaln Unitario, la Funcin Rampa Unitaria, la Funcin Impulso Unitario, la Funcin Exponencial y la Funcin Sinusoidal.Las magnitudes fundamentales que se van a calcular en un circuito son tensiones y corrientes. Estas magnitudes son provocadas por los elementos activos existentes en el circuito y su valor depender de la funcin que siga la tensin en las fuentes de tensin (o la intensidad en las fuentes de intensidad), adems del resto de elementos pasivos que constituyan el circuito. A estas magnitudes le llamaremos seales, as tendremos seales de tensin y seales de corriente. Estas seales que pueden tomarse directamente de las fuentes, o de cualquier punto del circuito estarn constituidas por valores de tensin o de corriente que variarn con el tiempo, cuya representacin dar lugar a una curva que obedecer a una funcin ms o menos compleja. A la forma de esa curva es a lo que llamaremos forma de onda de la seal. Es la curva que representa en cada instante la evolucin de la tensin (o la intensidad).Las formas de onda que se pueden presentar en un circuito pueden ser infinitas, pero las podemos agrupar en tres grandes grupos, en los que podremos distinguir las particularidades que aparecen en los circuitos en funcin del tipo de forma de onda que presenten los generadores del circuito. Seales con forma de onda constante Las fuentes que presentan una seal constante en el tiempo, reciben el nombre de fuentes de continua. As mismo a los circuitos que solo tengan fuentes de continua, les llamaremos circuitos de continua, en los que todas las corrientes y tensiones sern constantes en el tiempo. En este tipo de circuitos solo tendremos resistencias como elementos pasivos. Seales con forma de onda peridica A las seales que no son constantes les llamaremos seales variables en el tiempo, las cuales tendrn su correspondiente forma de onda. De las cuales destacaremos en primer lugar las que cumple la condicin de ser peridicas, es decir, hay un intervalo de tiempo y por tanto una porcin de la onda que se repite continuamente.Seal o funcin peridica. Es aquella cuya forma de onda va tomando valores que se repiten en el tiempo cada cierto intervalo llamado periodo T. f (t) = f (t +T) = f (t + nT) n = nmero entero

Una caracterstica de las seales peridicas es el concepto de alternancia, de modo que diremos que una seal o funcin es alterna cuando su forma de onda va tomando valores positivos y negativos alternadamente. Por ejemplo, las seales a, b, c, h, i, j y m.De las seales peridicas, mencin especial tienen las que responden a la funcin seno o coseno. Las fuentes que proporcionan esta forma de onda reciben el nombre de fuentes de alterna o generadores de alterna, llamados tambin alternadores. Esta seal es la que proporciona la mquina elctrica generadora bsica y su forma se debe al ser generada por un elemento rotativo de la mquina, que estudiaremos en el siguiente tema. En los centros de produccin de energa elctrica se utiliza este sistema, por lo que la forma de onda de la tensin en los sistemas de suministro, transporte y consumo es peridica, alterna y senoidal. Este tipo de seales son la a y la m, aunque de distinta frecuencia. A los circuitos que solo tengan fuentes de alterna, les llamaremos circuitos de alterna, en los que todas las corrientes y tensiones sern de este tipo. Debido a la importancia de este tipo de circuitos, ser con estos con los que estudiaremos todos los mtodos de anlisis. En los circuitos en los que exista una fuente con forma de onda peridica pero no senoidal, aplicaremos un mtodo de anlisis en el que la funcin peridica se puede descomponer en seales senoidales superpuestas, aplicando a cada una de ellas los mtodos estudiados. Hay un tema dedicado a este tipo de seales.Seales con forma de onda no peridica: Las fuentes que presentan una seal variable pero no peridica, corresponden a formas de onda complejas, de las que se pueden distinguir formas simples, como cambios de la seal en un tiempo breve. Estos cambios breves provocaran Seal o funcin peridica. Es aquella cuya forma de onda va tomando valores que se repiten en el tiempo cada cierto intervalo llamado periodo T. f (t) = f (t +T) = f (t + nT) n = nmero entero Forma de onda.- Es la curva que representa en cada instante la evolucin de la tensin (o la intensidad). Respuestas en los circuitos que veremos al estudiar el rgimen transitorio de los circuitos elctricos. Como ejemplo de este tipo de seales son: la seal pulso, el escaln, la rampa, etc.