Ie 5114 Circuitos Eléctricos i

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE – RECTORADO BARQUISIMETO

U N E X P O

DEPARTAMENTO

SECCIÓN CIENCIAS BÁSICAS PARA LA ELECTRICIDAD FG FB FP PP X

INGENIERÍA ELÉCTRICA

ASIGNATURA CIRCUITOS ELÉCTRICOS I HORAS / SEMANA

P

UNIDADES

Ht Ha Hl HT CREDITO 4

0

0

4

HORAS / SEMESTRE

PRE-REQUISITOS

SEMESTRE III

CODIGO IE 5114 CO-REQUISITOS

4 64 EB – 1125 AREA DE ACTUACIÓN PROFESIONAL

X X I M C O FUNDAMENTACIÓN / APLICABILIDAD / IMPORTANCIA

D

El objetivo fundamental de la asignatura Circuitos Eléctricos I, es proporcionar al alumno las herramientas básicas para el análisis y la comprensión de los circuitos eléctricos, ya que éstos son la base de las especialidades de Ingenierías Eléctrica y Electrónica. Su importancia recae en que el estudio y la comprensión de cualquier sistema eléctrico es imposible sin el dominio de las herramientas de análisis, aprendidas en esta asignatura.

OBJETIVOS GENERALES Al finalizar la asignatura, el estudiante será capaz de: 1.- Obtener valores de corriente, corriente, tensión tensión y potencia en cualquier cualquier circuito eléctrico constituido constituido por resistores, resistores, capacitores, inductores y que esté excitado por fuentes de tensión o de corriente continua. 2.- Obtener valores de corriente corriente y tensión en cualquier cualquier circuito eléctrico eléctrico constituido por resistores, resistores, capacitores, inductores y que esté excitado por fuentes de tensión o de corriente sinusoidal.

PROGRAMA SINOPTICO UNIDAD N° 1: Componentes de un circuito. UNIDAD N° 2: Técnicas básicas de análisis de circuitos. UNIDAD N° 3: Métodos generales de análisis de circuitos. UNIDAD N° 4: Teoremas clásicos de análisis de circuitos. UNIDAD N° 5: Respuesta transitoria de los circuitos RC y RL. UNIDAD N° 6: Respuesta transitoria de los circuitos RLC. UNIDAD N° 7: Análisis sinusoidal y álgebra compleja. co mpleja. UNIDAD N° 8: Técnicas de análisis análisis aplicadas a circuitos de C.A.

FECHA DE APROBACION

Febrero 2000

FECHA ULTIMA REVISION

Mayo 2002

HT: horas totales; Ht: horas de teoría; Ha: horas de aplicación; Hl: horas de laboratorio; FG: formación general y autodesarrollo; FB: formación básica; FP: formación profesional; PP: prácticas profesionales; P: área de producción; I: área de instalación; M: área de mantenimiento; C: área de construcción; O: área de operación; D: área de desarrollo tecnológico.

METODOLOG A DE ENSEÑANZA 1.- Exposición clásica por el profesor de los distintos puntos del contenido del programa y resolución de problemas de diferente grado de dificultad. 2.- Apoyo de preparadores en clases exclusivas de análisis de problemas. 3.- Sesiones de consultas por parte del profesor y los preparadores.

ESTRATEGIAS DE EVALUACION RECOMENDADA Realización de cuatro evaluaciones parciales (una por cada dos unidades o temas) con el mismo peso porcentual.

CONTENIDO

Hr

UNIDAD N° 1 : COMPONENTES DE UN CIRCUITO CONTENIDO: Sistemas de unidades. Magnitud. Unidad. Sistema internacional. Sistema decimal. Múltiplos y submúltiplos. Simbolismo dimensional. Unidad de carga. Fuerzas naturales: gravitatorias, nucleares y eléctricas. Ley de Coulomb. El coulombio. Corriente. Conductores y aislantes. El amperio. Corriente instantánea. Convenio de signo, tipos de corrientes. Voltaje. El voltio. Convenio de signo. Potencia. El vatio. Potencia absorbida y entregada. Energía. El joule. Elementos de dos terminales. Elemento real e ideal. Modelo matemático. Elemento general y simple. Elemento unilateral y bilateral. Elemento pasivo y activo. Elemento lineal y no lineal. Fuentes. Fuentes de tensión y de corriente. Fuentes independientes. Fuentes nulas. Circuito abierto. Cortocircuito. La resistencia. Símbolo. Construcción física. Resistividad. Ley de Ohm. Modelo matemático. El ohmio. Conductancia. Características eléctricas. Conversión de energía. Variación de la resistencia con la temperatura. Potencia consumida. La inductancia. Símbolo. Construcción física. Bobina real. Oersted, Ampere, Faraday y Lenz. Modelo matemático. Recinductancia. Características eléctricas. Conversión de energía. Condiciones iniciales. La capacitancia. Símbolo. Construcción física. Dieléctricos. Condensador real. El faradio. Modelo matemático. Elastancia. Características eléctricas. Conversión de energía. Condiciones iniciales. Fuentes controladas de tensión y de corriente.

UNIDAD N° 2: TÉCNICAS BASICAS DE ANALISIS DE CIRCUITOS. CONTENIDO: Circuito eléctrico. Red eléctrica. Red pasiva y red activa. Conductores perfectos. Constantes concentradas y distribuidas. Nudo. Nudo ficticio. Derivación. Rama. Lazo malla. Leyes de Kirchhoff. Supernodo. Elementos en serie y en paralelo. Equivalencia. Circuitos equivalente. Resistencia equivalente. Combinación serie - paralelo de resistencias. Combinación de conductancias. Combinación de inductancias. Serie y paralelo. Combinación de capacitancias. Serie y paralelo. Balance de potencia. Combinación de fuentes. Fuentes opuestas y en refuerzo. Divisores de tensión y de corriente. Conexiones estrella y triángulotransformaciones estrella – triángulo. Transformación de fuentes. Fuentes equivalentes. Fuentes practicas de tensión y de corriente.

UNIDAD N° 3: METODOS GENERALES DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS CONTENIDO: Análisis de mallas. Circuito plano. Corriente de malla. Ecuaciones de malla. Resistencias  propias y mutuas de malla. Super malla. Síntesis. Análisis de nudos. Tensiones de nudo. Ecuaciones de nudo. Conductancia propia y mutua de nudo. Dualidad. Circuito dual.

TOTAL

9

8

8

CONTENIDO

Hr

UNIDAD N° 4: TEOREMAS CLÁSICOS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS. CONTENIDO: Sistema lineal. Teorema de Proporcionalidad. Teorema de Superposición. Teorema de Thevenin. Teorema de Norton. Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia. Teorema de Millman. Teorema de la Sustitución.

8

UNIDAD N° 5: RESPUESTA TRANSITORIA DE LOS CIRCUITOS RL Y RC. CONTENIDO: Circuito RC sin fuentes. Circuito RL sin fuentes. Funcion excitatriz escalon unidad. Funciones. Excitatrices escalón de tensión y de corriente. Pulsos rectangulares de tensión y de corriente. Circuitos RC con fuentes. Circuitos RL con fuentes. Respuesta completa, forzada y natural UNIDAD N° 6: RESPUESTA TRANSITORIA DEL CIRCUITO RLC. CONTENIDO: Circuito RLC en paralelo sin fuentes. Respuesta sobre amortiguada. Sub – amortiguada. Con amortiguamiento critico. Circuito RLC en serie sin fuentes. Circuito RLC con fuentes.

8

9

UNIDAD N° 7: ANÁLISIS SINUSOIDAL Y ÁLGEBRA COMPLEJA. CONTENIDO: Características de las sinusoides. Desfasaje. Respuesta forzada de circuitos RL y RC. Circuitos puros: inductivos, capacitivos y resistivos. Algebra de los números complejos. Formas de representación de los números complejos. Identidad de Euler. Operación con números complejos. Fasores. Representación compleja de una tensión y de una corriente. Dominios del tiempo y de la frecuencia. Relaciones tensión-corriente. Impedancia. Admitancia. Reactancia. Susceptancia. Diagrama de impedancias y admitancias. Diagramas fasoriales

7

UNIDAD N° 8: TÉCNICAS DE ANÁLISIS APLICADAS A CIRCUITOS CE C.A. CONTENIDO: Técnicas métodos y teoremas de análisis descritos en las unidades II, III y IV aplicados a la solución de problemas con circuitos de C.A.

7

TOTAL

64

BIBLIOGRAF A

1. D.E. Johnson, J.L. Hilburn, J.R. Johnson, P. Scott. Análisis Básicos de Circuitos Eléctricos. Prentice Hall. 3° Edición. 1996. 2. Giorgio Rizzoni. Principios y apliaciones de Ingeniería Eléctrica . Graw-Hill. 3° Edición. 2001. 3. James Nilsson. Circuitos Eléctricos. Addison-Wesly. Iberoamericano. 1994. 4. Joseph Edminister. Circuitos Eléctricos. Serie Schaum. Mc. Graw-Hill. 2° Edición. 1994. 5. Richard Dorf. Circuitos Eléctricos. Alfaomega. 2° Edición. 1995. 6. M. Hayt y J.E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería. Mc. Graw – Hill. 4° Edición. 1993.