5.1: Introducción

En este capítulo examinaremos una serie de teoremas y técnicas que nos ayuden a analizar circuitos complejos y abordar aplicaciones especializadas. Comenzaremos por examinar el concepto de impedancia de fuente con el fin de hacer modelos más precisos de nuestras fuentes idealizadas de voltaje y corriente constantes. Esto será un paso más allá de usar una resistencia simple como la que se encuentra en el caso de CC. A partir de ahí investigaremos cómo convertir de un tipo de fuente a otra, como crear una fuente de voltaje que sea el equivalente funcional de una fuente de corriente. Un equivalente funcional es una fuente que se puede intercambiar por otra mientras deja intactas todas las demás corrientes y voltajes del circuito. En otras palabras, todas las caídas de voltaje de los componentes del circuito y las corrientes de derivación serán idénticas a las que se encuentran en la configuración original. Esta técnica es útil de varias maneras, particularmente porque puede ayudar a reducir circuitos más complejos para simplificar el análisis.

El concepto de equivalencia puede extenderse más allá de una sola fuente a una red completa. Para ello examinaremos los teoremas de Thévenin y Norton. Usando estos teoremas, circuitos enteros que utilizan docenas de componentes se pueden modelar como una sola fuente con una impedancia compleja asociada. Cuando se acoplan al teorema de transferencia de potencia máxima, estas herramientas nos permitirán determinar los valores de los componentes que producen la máxima cantidad de potencia de carga.

También abordaremos un método de análisis de circuitos que contienen múltiples fuentes de corriente y/o voltaje que están conectadas de manera no trivial (es decir, no solo fuentes de voltaje en serie o fuentes de corriente paralela). Esto se denomina teorema de superposición y se puede aplicar a cualquier circuito o parámetro que cumpla con ciertos requisitos, incluyendo circuitos que tengan una mezcla de fuentes de corriente y fuentes de voltaje. La superposición también se puede utilizar para determinar voltajes y corrientes cuando las fuentes utilizan diferentes frecuencias. De hecho, una forma de imaginar una forma de onda compleja es tratarla como una serie de fuentes conectadas, cada una con una frecuencia, fase y amplitud únicas. Superposición nos damos un medio para manejar esta nueva situación.

Finalmente, examinaremos cómo encontrar circuitos equivalentes para ciertas disposiciones de componentes que utilizan tres puntos de conexión, es decir, combinaciones RLC con forma de triángulo o como la letra Y. Estas se conocen como configuraciones delta e Y. Estas configuraciones son difíciles de abordar con técnicas básicas de simplificación serie-paralelo. Convertir de una configuración a otra ayudará a resolver ese problema.