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CM4E01 CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

DEPARTAMENTO Y/ O CÁTEDRA: CIRCUITOS Y MEDICIONES REQUISITOS: FI3B02 + //MA4B07 PERÍODO: 1 - 2007 .

 

ÁREA DE FORMACIÓN: PROFESIONAL ESPECÍFICA CARÁCTER: OBLIGATORIO .

 

CÓDIGO ASIGNATURA T P L HT UC

 

CM4E01 CIRCUITOS ELÉCTRICOS I 4 1 0 5 4.5 .

 

 

JUSTIFICACIÓN:

 

Esta asignatura estudia los conceptos básicos necesarios para analizar el comportamiento de los circuitos eléctricos. En la misma se utilizan métodos de análisis que desarrollan la capacidad analítica del estudiante. Circuitos Eléctricos I es una materia teórico- práctica e instrumental y es imprescindible para el desarrollo de la carrera de ingeniería eléctrica en cualquiera de sus especialidades.

 

 

OBJETIVOS GENERALES:

 

Al concluir el curso el estudiante debe ser capaz de: Analizar redes de primer orden, segundo orden y orden superior, con excitaciones continuas o variables en el tiempo. Analizar redes generales en régimen permanente senoidal.

 

 

CONTENIDOS:

 

UNIDAD I. El circuito eléctrico. Importancia del estudio de la teoría de circuitos en Ingeniería Eléctrica. Circuito eléctrico. Definición. Función. Elemento circuital: Definición. Conceptos básicos para la caracterización de circuitos eléctricos: Cargas eléctricas, corrientes eléctricas, voltaje, energía y potencia eléctrica. Clasificación de los elementos de una red en términos de la energía: Elemento activo, elemento pasivo, fuentes independientes (de tensión y corriente), fuentes dependientes (de tensión y corriente). UNIDAD II. Señales eléctricas. Señales eléctricas: Definición de forma de onda, tipos de formas de ondas. Señal periódica. Señal senoidal. Definición de valor promedio y eficaz. Forma de ondas elementales: Definición de función escalón, rampa, aceleración, impulso, doblete. UNIDAD III. Relaciones VOLT-AMPERE en los elementos circuitales. Resistidor: Definición. Relaciones volt-ampere directa. Relaciones volt-ampere inversa. (Ley de Ohm). Capicitor: Definición. Relaciones volt-ampere directa. Relaciones volt-ampere inversa. Continuidad de voltaje en el capacitor. Energía en el capacitor. Inductor: Definición. Relaciones volt-ampere directa. Relaciones volt-ampere inversa. Convenciones. Continuidad de corriente en inductores. Energía en inductores. Repuesta de los elementos circuitales a la formas de ondas elementales: Formas de ondas para un capacitor, formas de ondas para un inductor, formas de ondas para un resistidor. UNIDAD IV. Métodos de solución de redes. Leyes de Kirchhoff: Ley de Kirchhoff de corrientes. Ley de Kirchhoff de voltaje. Aplicaciones fundamentales de las leyes de Kirchhoff. Redes equivalentes (resistidores, inductores y capacitares conectados en serie y en paralelo). Divisor de corriente. Transformación de fuentes. Topología de redes: Gráfica de una red, nodo, rama, malla, árbol, enlaces. Métodos de solución: Análisis de malla, análisis de nodo. UNIDAD V. Teoremas de redes. Principio de superposición. Teorema de Thévenin: Tensión Thévenin, impedancia Thévenin. Teorema de Norton: Corriente Norton. Análisis de Thévenin y Norton para: Redes con fuentes independientes, con fuentes independientes y controladas, y con fuentes controladas. Teorema de reciprocidad. Teorema de compensación. UNIDAD. VI. Condiciones de borde en redes eléctricas. Condiciones finales en elementos almacenadores de energía (inductores y capacitares) cuando la excitación es constante. Condiciones iniciales en resistores, inductores y capacitores. Circuitos singulares (casos especiales en el cálculo de las condiciones iniciales). Variación brusca de tensión en capacitares. Variación brusca de tensión en los inductores. Interpretación geométrica de las derivadas. Cálculo de condiciones iniciales incluyendo las derivadas. UNIDAD VII. Redes de primer orden. Definición de redes de primer orden. Ecuaciones diferenciales de primer orden con coeficientes constantes. Solución a la ecuación diferencial homogénea (repuesta natural). Análisis del circuito RL y RC sin fuentes. Constantes de tiempo del circuito. Excitación solo por fuentes (respuesta a estado cero solución particular). Método de los coeficientes indeterminados. Excitación por condiciones iniciales y fuentes. Respuesta transitoria y permanente. Respuesta a excitación constante. UNIDAD VIII. Redes eléctricas de segundo orden. Definición de redes de segundo orden. Ecuación diferencial de segundo orden con coeficientes constantes. Excitación por medio de condiciones iniciales (respuesta natural). Tipos de frecuencias naturales: repuesta sobre amortiguada, subamortiguada, críticamente amortiguada. Análisis del circuito RLC serie y paralelo. Excitación por fuentes (respuesta forzada). Excitación con una frecuencia natural. Excitación por condiciones iniciales y fuentes (respuesta completa). Respuesta en relación a la ubicación de las raíces en el plano complejo. Resistencia de amortiguamiento crítico. Relación de amortiguación. Frecuencia natural no amortiguada W. Soluciones generales en término de h y W. UNIDAD. IX. Introducción al análisis senoidal. La onda senoidal. Operaciones sobre funciones senoidales. Suma de funciones senoidales. Resolución de redes energizadas senoidalmente. Relaciones Volt-ampere en régimen permanente senoidal. Impedancia y admitancia. Transformación de la ecuación integro-diferencial al plano complejo. El fasor. Diagrama fasorial. Impedancia y admitancia de elemento circuitales pasivos. Variaciones con la frecuencia. Resonancia. Método de diagrama fasorial.

 

 

ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA:

 

Clases teóricas dictadas por el profesor, estimulando en lo posible la participación de los estudiantes. Resolución de problemas ilustrativos de las distintas técnicas de análisis. Discusión de las soluciones de los problemas que se proponen en la clase.

 

Memoria Histórica de Eléctrica