Capítulo 72: Respuesta debida a funciones de excitación senoidales

Aplicación de una funciòn de excitaciòn senoidal a un circuito simple.

Paso 1: Escribir la Ecuaciòn diferencial del circuito

Ecuaciòn diferencial no homogènea

Paso 2: Obtener la forma de la respuesta forzada por integraciòn y derivaciòn repetida de la funciòn de excitaciòn

Paso 3: Sustituir la forma de la respuesta en la ecuaciòn diferencial

Paso 4: Factorizar en seno y coseno e igualar a cero

Paso 5: Igualar a cero los coeficientes y escribir un sistema de ecuaciones 2×2 para las corrientes

Paso 6: Obtener las corrientes

Paso 7: Sustituir estas corrientes en el paso 2

Paso 8: Expresar la respuesta como funciòn coseno

Paso 9: Obtener el àngulo de fase

Paso 10: Obtener la amplitud

Paso 11: Escribir la respuesta completa

Pronto se verà còmo simplificar el anàlisis, obteniendo una ecuaciòn algebraica en vez de una ecuaciòn diferencial para un circuito con cualquier complejidad. Las constantes y las variables en las ecuaciones algebraicas serán números complejos.

wL es una medida de la oposición que el inductor presenta al paso de una corriente senoidal; se llama reactancia inductiva y se mide en ohmios.

Características de la Respuesta

  • La amplitud de la respuesta es proporcional a la amplitud de la función de excitación.
  • La amplitud de la respuesta disminuye si w, L o R aumentan, pero no proporcionalmente.
  • La corriente está atrasada con respecto al voltaje un ángulo entre 0 y 90 en un circuito RL
  • Cuando w=0 o L=0 la corriente estará en fase con el voltaje
  • Como

entonces, si w = 0 entonces f=0, y se tiene un circuito resistivo en C.D.

  • Si R=0, entonces el ángulo es de 90, y la corriente se atrasa 90 respecto al voltaje
  • En un inductor la corriente está atrasada exactamente 90 con respecto al voltaje, si se satisface la convención pasiva de signos.
  • En un inductor el voltaje adelanta a la corriente
  • En un capacitor la corriente se adelanta al voltaje en 90 grados
  • En un capacitor el voltaje está atrasado con respecto a la corriente.

  • La diferencia de fase entre la corriente y el voltaje depende de la razón de wL a R

EJEMPLO 1

Tomado de la página 251 de Análisis de Circuitos en Ingeniería, Kemmerly, cuarta edición.

EJEMPLO 2

Cálculo de iL: Calcular Voc y Rth

Cálculo de Rth (circuito inactivo)

Circuito Thévenin

Calcular iL:

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