Fuentes dependientes

Parte 1: introducción al análisis con fuentes de corriente y tensión

Normalmente lo que nos va a interesar de un circuito es calcular en un punto el equivalente de Thevenin o de Norton. El equivalente de Thevenin se compone de una fuente de tensión en serie con una resistencia, y el equivalente de Norton es una fuente de corriente en paralelo con una resistencia. Curiosamente, éstas resistencias se calculan igual y coinciden. Ejemplo de un resultado:

¿Y se puede pasar directamente desde el equivalente de Thevenin al de Norton y viceversa? Los más avispados se habrán dado cuenta de que la corriente de Norton es la tensión de Thevenin dividida por la resistencia equivalente, que se pone en paralelo. Se puede hacer lo mismo en casi cualquier circuito con cualquier fuente no dependiente.

Lo importante para llegar a un equivalente así es seguir ciertos pasos. Primero, por ejemplo, calcular la resistencia equivalente. En un circuito con fuentes de todo tipo se haría:

– Cortocircuitar las fuentes de tensión

– Abrir las fuentes de corriente

– Calcular la resistencia equivalente desde el terminal o punto que nos interesa.

Ojo: no sirve con fuentes dependientes. Y tampoco en la vida real, sólo cálculos teóricos.

En segundo lugar, se calcula según la necesidad la tensión de Thevenin o la corriente de Norton:

– Para la tensión de Thevenin, calculamos la tensión que se mediría en el terminal o punto correspondiente, a circuito abierto, sin ninguna carga conectada a él.

– Para la corriente de Norton, calculamos la corriente que pasaría por el punto que nos interesa si cogemos un cable y nos lo llevamos a tierra.

Tomados éstos datos, se construye el equivalente.

Una regla que tengo yo para recordar mejor qué hacer con ciertas fuentes de corriente es: en caso de que hayan varias mallas, y una de ellas sólo tenga fuentes de corriente, y ninguna más de otro tipo, la corriente que recorre la malla es la de ésas fuentes. Es decir, una fuente de corriente fuerza a una malla a tener su corriente.

Ésto es lo primero que tenéis que tener claro, en teoría. En práctica os aconsejo que vayáis planteando circuitos o buscando problemas de electricidad, y hagáis alguno antes de pasar a lo siguiente.

Parte 2: introducción y análisis de circuitos con fuentes dependientes

Reutilizando la imagen, las fuentes dependientes se dividen también en distintos grupos:

Aunque por qué sean controladas no es lo que nos ocupa ni lo más interesante. Normalmente se representan mediante un rombo con el signo positivo en el terminal positivo para fuentes de tensión y con una flecha apuntando al terminal de salida para fuentes de corriente. ¿Y por qué están controladas? Por la tensión en un punto o la corriente en una rama, que deberá calcularse junto a todo. Y aunque parezca lioso, tiene resultados normales.

Los métodos nos son muy diferentes, lo único malo es que salen más variables y más ecuaciones, conformando un sistema. Sólo puedo dar unos pasos para calcular la resistencia equivalente:

– Cortocircuitado de fuentes de tensión y apertura de fuentes de corriente. No las dependientes.

– Añadir una fuente de tensión o de corriente (dependiendo de la necesidad) de “valor conocido” (inventado) a la salida, punto o terminal donde queramos calcular el equivalente, con el otro extremo de la fuente a tierra. Por ejemplo, si añadimos una fuente de tensión conocida V, calcularemos la corriente que sale por ella, I, y obtendremos la resistencia equivalente R=V/I.

Ahora calculamos la tensión de Thevenin o la corriente de Norton. ¿Cómo se hace ésto? No puedo decir nada, simplemente, se hace. Y supuestamente ya lo habríais hecho para calcular la resistencia.

Dado ésto, se construye el equivalente tal y como se ha hecho siempre.

Recordemos que en corriente continua los condensadores son circuito abierto y las bobinas simples cables, cortocircuitadas. En corriente alterna no ocurre ésto, pero el método de análisis es al fin y al cabo el mismo. Diferencia: no podrás dejar el equivalente como una fuente y una resistencia, sino que los tendrás que dibujar, sobre todo en análisis con fuentes mixtas (continua y alterna).

Electricidad II: introducción

¿Os tenéis que leer ésto? Sí. Bien, tras medio año de dudas he decidido que voy a dejar las bases teóricas sobre lo nuevo de electricidad, sólo para poder continuar con electrónica analógica, próximamente, ya que ésta hace uso de lo que se aprende en electricidad II. La razón es simple: puedo dar una guía pero no os puedo ayudar a coger experiencia en la resolución de problemas, porque es un campo muy extenso con muchos problemas diferentes.

En pocas líneas ésto es lo que voy a ir subiendo, no sé si todo mezclado o cosas a parte, porque para unas cosas quizás necesitas las otras:

– Fuentes dependientes

– Teoremas / técnicas para análisis

– Cuadripolos

– Quizás trifásica equilibrada.

Y bien, los cambios respecto al otro apartado de Electricidad es que ahora en lo que llamamos fuentes tenemos:

– De tensión: éstas ya las conocemos, polo positivo y negativo, de la que obtenemos una tensión para el circuito.

– De corriente: las nuevas, de la que sale una corriente, hacia donde la flecha apunta. Suelen ser así para CA y un rectángulo para CC:

Para que se vea mejor, las fuentes ideales se clasifican así:

Las fuentes dependientes son un concepto que se introducirá a parte. Se trabajará con corriente alterna y continua a la vez, aplicando el teorema de superposición (teoremas).

Habrá que tener muy claros los conceptos de análisis de circuitos:

– Análisis por mallas

– Análisis por nudos: las corrientes que entran en un nudo son igual a las que salen. Éste es al final el más útil.

En realidad cualquiera que sepa hacer un análisis de circuitos mínimamente es capaz de aprender ésto.