Tutorial de Teoría de Circuitos
Tema 1: Introducción

Clasificación de los elementos

1. Introducción
2. Lineales / No lineales
3. Variantes / Invariantes en el tiempo
4. De parámetros concentrados
5. Pasivos / Activos
6. Referencias
7. Test


1. Introducción

Antes de analizar el comportamiento de los circuitos, es necesario realizar una clasificación de ellos atendiendo a ciertas propiedades básicas que éstos poseen.

2. Lineales / no lineales

Aplicamos separadamente dos entradas o excitaciones (e1(t) y e2(t)) a un elemento de la red y medimos los resultados o salidas (s1(t) y s2(t)).

Se dice que el elemento es lineal si cumple:

a) Al excitar con , siendo A una constante, produce una salida . Es decir, si se multiplica la entrada por una constante, su salida debe quedar multiplicada por esa misma constante.

b) Al excitar con , produce una salida .

Normalmente las entradas y salidas son voltajes o corrientes.

Un elemento no lineal es el que no cumple alguna de estas condiciones anteriores.

Esta propiedad servirá para aplicar superposición: en una red con varios generadores, se puede calcular la respuesta de cada uno de ellos por separado, y luego se suman.

La linealidad total no existe en el mundo real, por lo tanto trabajaremos con la siguiente aproximación: "Un elemento se puede tratar como lineal si las variables lo definen se comportan como lineales en un intervalo de trabajo.

3. Variantes / Invariantes en el tiempo

Un elemento es invariante en el tiempo si sus parámetros o valores no cambian con el tiempo.

Tampoco hay elementos invariantes en el tiempo en el mundo físico, pero se les supone esta propiedad.

4. De parámetros concentrados

En los análisis de circuitos que se realizarán a lo largo de este tutorial, se supone que las dimensiones físicas de los elementos no tienen efecto en su comportamiento, es decir estan compuestos de elementos de parámetros concentrados.

5. Pasivos / Activos

Un elemento es pasivo si el total de la energía que se le suministra es siempre no negativa, independientemente del tipo de circuito al que esté conectado.

Si w(t) puede ser negativo, el elemento será activo.

Una bobina o un condensador pueden ceder energía en un determinado instante (p(t) < 0), pero sólo la que se las ha dado previamente (p(t) puede ser negativa, pero el total de energía, no). Son, por tanto, elementos pasivos.

6. Referencias

[1]    Teoría de circuitos. Segunda edición. Lawrence P. Huelsman. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.

[2]    Circuitos eléctricos. Tercera edición. Joseph A. Edminister. Mahmood Nahvi. Mc Graw-Hill.

[3]    Circuitos eléctricos. Cuarta edición. James W. Nilsson. Addison-Wesley Iberoamericana, Argentina 1995.

7. Test

1. Dadas las siguientes condiciones aplicadas a un elemento:

a) Al excitar con , siendo A una constante, produce una salida .
b) Al excitar con , produce una salida .

Para que el elemento sea lineal en el tiempo...
  Solo es necesario que se cumpla la primera condición.
  Deben cumplirse ambas condiciones.
  Solo es necesario que se cumpla la segunda condición.

2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?
  Un elemento es invariante en el tiempo si sus parámetros no cambian con el tiempo.
  Un elemento es variante en el tiempo si sus parámetros cambian con el tiempo.
  Un elemento es variante en el tiempo si sus parámetros no cambian con el tiempo.

3. Para que un elemento sea pasivo...
  La energía total suministrada debe ser no negativa.
  La energía total suministrada y la potencia deben ser no negativas.
  Su potencia debe ser no negativa.

4. Determina la afirmación falsa:
  Un condensador es un elemento pasivo.
  Las bobinas pueden ceder energía.
  El total de energía suministrada por una bobina puede ser negativa.