Miguel Alfonso Altuve Paredes - Análisis y simulación de circuitos eléctricos en corriente continua

El valor de la resistencia de un resistor con código de colores verde, azul y marrón es 560 Ω.

El código de colores de un resistor de 34 MΩ es anaranjado (1era), amarillo (2da) y azul (3era).

El valor de la resistencia de un resistor con código de colores azul, verde, marrón y plateado es 650 ± 10 % Ω

El código de colores de un resistor de 720 ± 5 % kΩ es violeta (1era), rojo (2da), amarillo (3era) y dorado (4ta).

El código de colores de un resistor de 1.5 kΩ ± 5 % es marrón, verde, rojo y dorado.

El valor de la resistencia de un resistor con código de colores violeta, anaranjado, amarillo, plateado es 730 kΩ ± 10 %.

Las fuentes son los elementos que suministran energía al circuito eléctrico. Las fuentes pueden ser de voltaje o de corriente y a su vez estas pueden ser fuentes independientes o dependientes. Las fuentes independientes no dependen de otras variables del circuito mientas que en las dependientes, la magnitud de la fuente es controlada por un voltaje o corriente de un segundo elemento del circuito.

Una fuente de corriente ideal independiente es un elemento de circuito que proporciona una corriente específica sin importar el voltaje en las terminales de la fuente y de cualquier otra variable del circuito. De igual manera, una fuente de voltaje ideal independiente proporciona un voltaje específico sin importar la corriente que fluye a través de esta y de cualquier otra variable del circuito. En la figura 1.6se muestran los símbolos de circuito de las fuentes de voltaje y de corriente independientes.

Figura 1.6: Símbolo de una fuente de voltaje independiente (1.6(a)) y de una fuente de corriente independiente (1.6(b)). La fuente de voltaje entrega 3 V independientemente de la carga conectada a esta mientras que la fuente de corriente suministra 2 A independientemente de la carga conectada a esta.

Las fuentes dependientes o controladas pueden ser de cuatro tipos:

1. Fuente de voltaje controlada por corriente (FVCC): El voltaje suministrado es una función que depende de la corriente que circula por otro elemento. En la figura 1.7(a)se muestra un ejemplo de una FVCC en donde el voltaje de la fuente, en V, es igual a 3 veces la corriente ix , la cual circula por otro elemento del circuito, es decir, el voltaje de la fuente depende de ix .

2. Fuente de voltaje controlada por voltaje (FVCV): El voltaje suministrado es una función que depende del voltaje de otro elemento. En la figura 1.7(b)se muestra un ejemplo de una FVCV en donde el voltaje de la fuente, en V, es igual a 4 veces el voltaje vx , el cual está medido entre los terminales de otro elemento del circuito, es decir, el voltaje de la fuente depende de vx .

3. Fuente de corriente controlada por corriente (FCCC): La corriente suministrada es una función que depende de la corriente que circula por otro elemento. En la figura 1.7(c)se muestra un ejemplo de una FCCC en donde la corriente de la fuente, en A, es igual a 1,5 veces la corriente ix , la cual circula por otro elemento del circuito, es decir, la corriente de la fuente depende de ix .

4. Fuente de corriente controlada por voltaje (FCCV): La corriente suministrada es una función que depende del voltaje de otro elemento. En la figura 1.7(d)se muestra un ejemplo de una FCCV en donde la corriente de la fuente, en A, es igual a 2 veces el voltaje vx , el cual está medido entre los terminales de otro elemento del circuito, es decir, la corriente de la fuente depende de vx .

Figura 1.7: Símbolos de fuentes dependientes: (1.7(a)) FVCC, (1.7(b)) FVCV, (1.7(c)) FCCC y (1.7(d)) FCCV.

Se debe tener presente que en una fuente de voltaje se conoce el voltaje entregado pero no la corriente que circula por esta, de igual manera, en una fuente de corriente se conoce la corriente suministrada pero no el voltaje entre las terminales de esta. En el primer caso, se debe determinar la corriente que circula por la fuente de voltaje, mientras que en el segundo caso, se debe determinar el voltaje entre las terminales de la fuente de corriente. En este libro, el análisis de los circuitos nos va a permitir determinar estas variables, tanto de manera analítica como de manera simulada.

La corriente y el voltaje son señales eléctricas que pueden ser medidas usando instrumentos especializados. La corriente y el voltaje son señales analógicas cuya amplitud puede variar (corriente o voltaje alterna) o no (corriente o voltaje directa) con el tiempo. Por otro lado, una señal digital tiene una amplitud que varía de forma discreta con el tiempo, es decir, los valores de la amplitud constan de un rango de valores finitos (no continuos). Por ejemplo, una señal lógica es una señal digital con solo dos valores posibles (0 y 1) y describe un flujo de bits (la unidad de datos más pequeña en computación).

Existen varios instrumentos que se utilizan para medir las variables de interés en un circuito eléctrico. Estos instrumentos se deben conectar de una manera particular en el circuito con el fin de no afectar su comportamiento.

Los instrumentos de medida pueden ser analógicos o digitales. El instrumento analógico utiliza directamente la señal observada para representar su valor por medio de una aguja que se mueve en función de la amplitud de la señal medida, mientras que el instrumento digital convierte la señal medida en una señal digital, usando un convertidor analógico digital (CAD), y el valor medido es representado en una pantalla numérica. Los instrumentos digitales han sustituido, en gran medida, a los instrumentos analógicos, debido a las ventajas que estos poseen. Sin embargo, hay que tener en cuenta que todas las variables físicas de la naturaleza (temperatura, presión, sonido, corriente, voltaje, frecuencia, etc.) son señales analógicas.

A continuación se describen algunos instrumentos de medida usados para analizar circuitos eléctricos. Entre estos instrumentos se tienen: amperímetro, voltímetro, óhmetro, multímetro y osciloscopio. Un estudio a profundidad de estos instrumentos se puede encontrar en cualquier libro de mediciones eléctricas, como los que se detallan en la bibliografía al final del documento.

Un amperímetro es un instrumento de medida de dos terminales, generalmente, una de color rojo y otra de color negro, que mide la corriente eléctrica que circula a través de las terminales del instrumento. Usaremos el símbolo que se muestra en la figura 1.8para representar un amperímetro.

Figura 1.8: Símbolo del amperímetro. Se observan las terminales roja y negra.

El amperímetro se debe conectar en serie 4con el elemento de circuito donde se desea medir la corriente eléctrica. Además, los colores de las terminales son tomados en cuenta para obtener el sentido de la corriente que circula por el elemento: la deflexión de la aguja hacia la izquierda en un amperímetro analógico o un signo negativo en la pantalla del amperímetro digital (normalmente en una pantalla de cristal líquido o LCD) indica que la corriente circula en sentido contrario. Por ejemplo, considere el circuito de la figura 1.9(a), el cual está compuesto por una fuente de voltaje de valor VF y tres elementos. Si deseamos determinar la corriente que circula por el elemento 3, corriente que hemos denominado I 3, de acuerdo con el sentido de la corriente mostrada en la figura (de izquierda a derecha), se debe conectar el amperímetro en serie con el elemento 3, tal como se muestra en la figura 1.9(b), con la corriente I 3entrando por la terminal o punta roja del instrumento.