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Electro/final.org

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+#+title: final electromagnetismo
+#+author: Federico Polidoro
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+* Voltaje, corriente, resistencia
+** Estructura Atomica
+- *Voltaje (V):* Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Unidad: Voltio (V). "Presión" que impulsa las cargas.
+- *Corriente (I):* Flujo ordenado de cargas eléctricas a través de un conductor. Unidad: Amperio (A). Sentido convencional: del potencial (+) al (-).
+- *Resistencia (R):* Oposición que presenta un material al paso de la corriente. Unidad: Ohmio (\Omega).
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+** Carga eléctrica
+- *Estructura Atómica:* Átomo con núcleo (protones+, neutrones) y electrones- en órbitas. La corriente es el movimiento de electrones libres.
+- *Carga Eléctrica:* Propiedad fundamental (protón +, electrón -). Unidad: Culombio (C). Corriente (I) = flujo de carga (Q) en el tiempo (t): I = Q/t.
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+** Voltaje, corriente y resistencia
+- Fórmula: V = I * R. El voltaje aplicado es directamente proporcional a la corriente y a la resistencia.
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+** Fuentes de voltaje y de corriente
+- *Fuente de Voltaje:* Mantiene una diferencia de potencial constante entre sus terminales (ej.: pila, batería).
+- *Fuente de Corrient:* Suministra una corriente constante (ideal) independiente de la acarga.
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+** Resistores
+- Función: Limitar intencionalmente el paso de corriente y/o dividir voltajes.
+- Código de colores: Para identificar su valor en ohmios (\Omega).
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+** El circuito eléctrico
+- Definición: Trayecto cerrado compuesto por una fuente, conductores, resistores y otros elementos, que permite el flujo de corriente.
+- Condición esencial: Debe existir un camino cerrado (continuidad) y una diferencia de potencial.
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+** Mediciones de circuito básicas
+- Voltímetro: Se conecta en paralelo con el elemento cuya diferencia de potencial se desea medir.
+- Amperímetro: Se conecta en serie con la rama cuya corriente se desea medir.
+- Óhmetro: Mide resistencia de un componente aislado (sin energía en el circuito).
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+* Ley de Ohm
+** La relación de corriente, voltaje y resistencia
+Las tres variables están vinculadas por la fórmula. Conociendo dos de ellas, se puede calcular la tercera.
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+** Cálculo de la corriente
+Fórmula despejada: I = V / R.
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+Interpretación: La corriente que circula por un resistor es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a su resistencia.
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+Ejemplo: Si V = 12V y R = 4\Omega, entonces I = 12V / 4\Omega = 3A.
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+[[./diosmio.imagen]]
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+** Cálculo del voltaje
+Fórmula directa: V = I * R.
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+Interpretación: La caída de voltaje (o diferencia de potencial) entre los extremos de un resistor es el producto de la corriente que lo atraviesa por su valor resistivo.
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+Ejemplo: Si I = 2A y R = 5\Omega, entonces V = 2A * 5\Omega = 10V.
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+** Cálculo de la resistencia
+Fórmula despejada: R = V / I.
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+Interpretación: La resistencia de un componente es la relación (o cociente) entre el voltaje aplicado y la corriente que lo atraviesa.
+* Energía y potencia
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+** Energía y potencia
+- Energía (W): Capacidad para realizar trabajo. En electricidad, es la capacidad de un circuito para producir transformaciones (luz, calor, movimiento). Unidad: Julio (J).
+- Potencia (P): Rapidez a la que se consume, genera o transfiere energía. Es la energía por unidad de tiempo. Unidad: Vatio (W). Fórmula base: P = W / t.
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+** Potencia en un circuito eléctrico
+Relación fundamental: La potencia eléctrica en un componente es el producto del voltaje aplicado y la corriente que lo atraviesa.
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+Fórmula principal: P = V * I.
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+Combinando con la Ley de Ohm (V = I*R), se obtienen formas equivalentes:
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+- P = I^2 * R (Útil cuando se conoce corriente y resistencia).
+- P = V^2 / R (Útil cuando se conoce voltaje y resistencia).
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+** Potencia nominal en resistores
+Es la máxima potencia que un resistor puede disipar en forma de calor sin sufrir daños.
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+** Conversión de energía y caída de voltaje en una resistencia
+- Efecto Joule: En una resistencia, la energía eléctrica se convierte íntegramente en calor.
+- Proceso: Los electrones chocan con los átomos del material resistivo al desplazarse, transfiriendo energía cinética que se manifiesta como calor.
+- Relación con la caída de voltaje: Esta conversión de energía es la razón de la caída de voltaje (V = I*R). La energía potencial eléctrica "se gasta" al atravesar la resistencia, generando calor y reduciendo el potencial en el circuito. La potencia disipada (P = V*I) cuantifica la tasa de esta conversión.
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+* Circuitos en serie
+Circuito donde los componentes están conectados uno tras otro, formando un único camino para la corriente.
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+** Resistores en serie
+Característica: Se conectan extremo con extremo, sin puntos de derivación entre ellos.
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+Propiedad principal: La corriente que los atraviesa es la misma para todos.
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+** Corriente en un circuito en serie
+La corriente es idéntica en todos los puntos del circuito y en cada componente.
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+** Resistencia total en serie
+Es la suma aritmética de todas las resistencias individuales.
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+R_t = R_1 + R_2 + ...
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+R_t siempre es mayor a la resistencia más grande del conjunto siempre.
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+** Fuentes de voltaje en serie
+Se conectan polaridad con polaridad (+ con -).
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+Voltaje Total: Es la suma algebraica de sus voltajes. Se suman si están en serie-aiding (polaridades que se refuerzan) y se restan si están en serie-opposing.
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+Ejemplo (Aiding): Una pila de 9V y una de 1.5V en serie-aiding suman 10.5V.
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+** Ley del voltaje de Kirchhoff
+La suma algebraica de todos los voltajes (subidas y caídas) alrededor de cualquier trayectoria cerrada (malla) en un circuito es cero.
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+Forma práctica para circuitos en serie: La suma de las caídas de voltaje en los resistores es igual al voltaje total aplicado por la(s) fuente(s).
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+** Potencia en circuitos en serie
+Potencia Total: Suministrada por la fuente, es la suma de las potencias disipadas en cada resistor.
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+P_t = V_t * I_t = P_1 + P_2 + ...
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+** Mediciones de voltaje
+Método: El voltaje se mide en paralelo con el componente o punto del circuito.
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+Característica en serie: El voltaje total se divide entre los resistores, proporcionalmente a su valor (a mayor resistencia, mayor caída de voltaje).
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+* Circuitos en paralelo
+ Circuito donde los componentes están conectados entre dos nodos comunes, formando múltiples caminos para la corriente.
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+** Resistores en paralelo
+Todos sus terminales están conectados a dos puntos comunes (nodos). Tienen los mismos dos extremos eléctricos.
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+** Voltaje en un circuito en paralelo
+ El voltaje es idéntico en todos los componentes conectados en paralelo.
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+** Ley de las corrientes de Kirchhoff
+La suma algebraica de todas las corrientes que entran y salen de un nodo (unión) es cero. O, de forma práctica:
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+#+begin_quote
+La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo nodo.
+#+end_quote
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+** Resistencia total en paralelo
+El inverso de la resistencia total es igual a la suma de los inversos de las resistencias individuales.
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+$( \frac{1}{A} + \frac{1}{b})^{-1}$
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+La resistencia total en paralelo es siempre menor que la resistencia más pequeña de la combinación.
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+** Aplicación de la ley de Ohm
+Se aplica individualmente a cada rama y la corriente total se calcula como:
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+$I_t = V_t / R_t$
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+** Fuentes de corriente en paralelo
+Conexión: Se conectan todas las terminales del mismo signo entre sí (todas las + juntas y todas las - juntas).
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+Corriente Total: Es la suma algebraica de sus corrientes. Se suman si el sentido de la corriente es el mismo y se restan si son opuestos.
+Precaución: Las fuentes de voltaje no se conectan típicamente en paralelo de forma directa (a menos que tengan exactamente el mismo valor y características).
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+** Potencia en circuitos en paralelo
+Suministrada por la fuente, es la suma de las potencias disipadas en cada rama paralelo.
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+* Circuitos en serie-paralelo
+#+begin_quote
+Circuitos que combinan tanto conexiones en serie como en paralelo. Son los más comunes en aplicaciones prácticas.
+#+end_quote
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+** Identificación de relaciones en serie-paralelo
+Reconocer grupos de resistores que están exclusivamente en serie o exclusivamente en paralelo para simplificar el circuito paso a paso.
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+Estrategia clave:
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+- En Serie: Dos componentes están en serie si comparten un solo nodo y por ellos fluye la misma corriente.
+- En Paralelo: Dos componentes están en paralelo si están conectados entre los mismos dos nodos y tienen el mismo voltaje.
+  Técnica: Seguir las trayectorias de la corriente y buscar puntos nodales. Redibujar el circuito puede ayudar a visualizar las relaciones.
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+** Análisis de circuitos resistivos en serie-paralelo
+- Identificar y simplificar: Encontrar grupos de resistencias en serie o paralelo y calcular su resistencia equivalente (R_{eq}).
+- Redibujar: Sustituir cada grupo por su R_{eq} para obtener un circuito más simple. Repetir los pasos 1 y 2 hasta obtener una resistencia total (R_{T}).
+- Calcular corriente total: Usar la Ley de Ohm con el voltaje de la fuente y R_{T} para hallar la corriente total (I_{T}) que sale de la fuente.
+- Expandir (Análisis inverso): Ir "desarmando" el circuito equivalente hacia atrás, aplicando:
+- Ley de Ohm (V = I*R) para hallar caídas de voltaje en equivalentes.
+- LVK para encontrar voltajes en nodos.
+- LCK para encontrar corrientes en ramas paralelo.
+- Potencia total: Calcular como P_{T} = V_{fuente} * I_{T}.
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+* Magnetismo y electromagnetismo
+** El campo magnético
+Región del espacio donde una carga en movimiento (o un imán) experimenta una fuerza magnética.
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+** Electromagnetismo
+Estudio de la relación entre electricidad y magnetismo. Corriente eléctrica genera campo magnético (experimento de Oersted).
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+** Dispositivos electromagnéticos
+- Electroimán: Bobina (solenoide) con núcleo de material ferromagnético. Campo magnético proporcional a la corriente (I) y al número de vueltas (N).
+- Relé: Interruptor accionado por un electroimán.
+- Motor CC: Convierte energía eléctrica en mecánica usando fuerza en un conductor dentro de un campo magnético
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+** Inducción electromagnética
+Fenómeno donde un campo magnético variable induce un voltaje (fem) en un conductor (Ley de Faraday).
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+** Aplicaciones de la inducción electromagnética.
+- Generador: Convierte energía mecánica (rotación) en eléctrica mediante inducción en una bobina dentro de un campo magnético.
+- Transformador: Transfiere energía entre circuitos mediante inducción mutua. Cambia niveles de voltaje/corriente (V_s/V_p = N_s/N_p).
+- Inductores: Almacenan energía en un campo magnético. Se oponen a cambios en la corriente.
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+* Introducción a la corriente y al voltaje alternos
+Magnitudes (voltaje, corriente) que varían en el tiempo de forma periódica, cambiando de polaridad y sentido.
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+** La forma de onda sinusoidal
+Definición: Es la forma de onda fundamental y más común en los sistemas de potencia y comunicaciones. Su valor instantáneo sigue una función seno (o coseno).
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+Ciclo: Una repetición completa de la onda.
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+Período (T): Tiempo de un ciclo (segundos).
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+Frecuencia (f): Número de ciclos por segundo (Hz). f = 1 / T.
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+** Fuentes de voltaje sinusoidal
+Generadores en centrales eléctricas, generadores de señal (osciladores). Producen un voltaje de la forma v(t) = V_p sen(\omega t + \Phi ).
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+** Valores sinusoidales de voltaje y corriente
+- Valor pico (V_p, I_p): Magnitud máxima de la onda.
+- Valor pico a pico (V_pp, I_pp): Diferencia entre el máximo y mínimo: V_pp = 2V_p.
+- Valor eficaz o RMS (V_rms, I_rms): Valor de corriente continua que disiparía la misma potencia en una resistencia. V_rms = V_p / √2 ≈ 0.707 V_p (para seno puro). Es el valor que miden la mayoría de multímetros.
+- Valor promedio: Media algebraica en medio ciclo. Es cero en un ciclo completo para una onda simétrica.
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+** Medición angular de una onda seno
+- Frecuencia angular (\omega): Velocidad de cambio del ángulo, en radianes/segundo. \omega = 2 \pi f = 2 \pi /T.
+- Fase (\phi): Desplazamiento angular inicial de la onda, en radianes o grados. Indica si la onda está adelantada o retrasada respecto a una referencia.
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+** La fórmula de la onda seno
+- General: v(t) = V_p sen(\omega t \pm \phi) o v(t) = V_p sen(2 \pi ft \pm \phi)
+- Donde: v(t) es el valor instantáneo, V_p es el valor pico, \omega es la frecuencia angular, t es el tiempo, \phi es el ángulo de fase.
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+** Introducción a los fasores
+- Concepto: Herramienta matemática para simplificar el análisis de circuitos en CA sinusoidal de una sola frecuencia.
+- Representación: Número complejo (módulo y ángulo) que representa la magnitud (RMS o pico) y la fase de una onda sinusoidal.
+- Ventaja: Convierte ecuaciones diferenciales en ecuaciones algebraicas con números complejos.
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+** Análisis de circuitos de ca
+- Diferencia clave con CD: La fase se vuelve una variable crítica.
+- Impedancia (Z): Es la "resistencia" generalizada en CA. Depende de la frecuencia (ω) y de los componentes (R, L, C). Se mide en ohmios (Ω) pero es un número complejo.
+- Ley de Ohm en forma fasorial: V = I * Z (todas son cantidades fasoriales/complejas).
+- Las leyes de Kirchhoff (LVK y LCK) se aplican a los valores instantáneos y, en régimen sinusoidal estable, también se cumplen para los fasores.
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+** Voltajes superpuestos de cd y de ca
+Muchas señales prácticas son la suma de una componente constante (CD o DC) y una variable (CA o AC).
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+* Capacitores
+** El capacitor básico
+Dispositivo pasivo que almacena energía en un campo eléctrico entre dos placas conductoras separadas por un dieléctrico.
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+** Tipos de capacitore
+(cerámica, electrolítico, plástico), Hay tanto de valor fijo o variable
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+** Capacitores en serie
+La capacitancia total es menor que la más pequeña y se calcula con la recíproca de la suma de recíprocas (1/C_T = 1/C_1 + 1/C_2 + ...).
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+** Capacitores en paralelo
+La capacitancia total es la suma de las capacitancias individuales (C_T = C_1 + C_2 + ...).
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+** Capacitores en circuitos de CD
+Actúan como un circuito abierto en estado estable, tras un período transitorio de carga/descarga.
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+** Capacitores en circuitos de CA
+Ofrecen oposición capacitiva (reactancia X_C) que disminuye con la frecuencia y causan que la corriente se adelante al voltaje.
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+** Aplicaciones de los capacitores
+Sus usos clave incluyen filtrar, acoplar/señales, desacoplar fuentes de alimentación, sintonizar circuitos y almacenar energía temporalmente.
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+* Inductores
+** El inductor básico
+Componente pasivo que almacena energía en un campo magnético, típicamente construido con una bobina de alambre (solenoide) que puede tener un núcleo magnético.
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+** Tipos de inductores
+Se clasifican principalmente por su núcleo (aire, ferrita, hierro) y por si su inductancia es fija o variable (ajustable).
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+** Inductores en serie y en paralelo
+En serie, la inductancia total es la suma de las inductancias (L_T = L_1 + L_2 + ...); en paralelo, el inverso de la inductancia total es la suma de los inversos (1/L_T = 1/L_1 + 1/L_2 + ...), similar a las resistencias.
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+** Inductores en circuitos de CD
+En estado estable (DC), actúan como un cortocircuito ideal (alambre), ya que se oponen solo a cambios en la corriente.
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+** Inductores en circuitos de CA
+Ofrecen oposición inductiva (reactancia X_L) que aumenta con la frecuencia y causan que el voltaje se adelante a la corriente.
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+** Aplicaciones de los inductores
+Sus usos principales incluyen filtrado (especialmente en fuentes de alimentación), formación de circuitos resonantes (junto con capacitores), almacenamiento de energía en convertidores y como choques para bloquear señales de alta frecuencia.
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+* Circuitos RC
+Combinan resistencias y capacitores, mostrando respuesta temporal que depende de la constante de tiempo RC.
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+** El sistema de los números complejos
+Herramienta matemática fundamental para representar la magnitud y fase de señales sinusoidales e impedancias en AC.
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+** Respuesta sinusoidal de circuitos RC en serie
+Describe cómo el voltaje y la corriente se desfasan y atenúan de forma específica cuando se aplica una señal sinusoidal.
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+** Impedancia de circuitos RC en serie
+Es la suma fasorial de la resistencia y la reactancia capacitiva, oponiéndose al flujo de corriente alterna.
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+** Análisis de circuitos RC en serie
+Se aplica la ley de Ohm generalizada con impedancias complejas para encontrar corrientes y caídas de voltaje.
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+** Impedancia y admitancia de circuitos RC en paralelo
+Se calculan usando fórmulas recíprocas para combinaciones en paralelo, siendo la admitancia la inversa compleja de la impedancia.
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+** Análisis de circuitos RC en paralelo
+Se basa en que el voltaje es común a todos los componentes y las corrientes se suman fasorialmente.
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+** Análisis de circuitos RC en serie-paralelo
+Resolves los paralelos y dsps los en serie.
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+** Potencia en circuitos RC
+Incluye potencia real, reactiva y aparente, con un factor de potencia menor a 1 debido al desfase introducido por el capacitor.
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+** Aplicaciones básicas 646
+ Incluyen filtros (pasa-altas, pasa-bajas), acoplamiento, temporizadores y suavizado de señales.
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+* Circuitos RL
+Combinan resistencias e inductores, presentando una oposición al cambio de corriente y un desfase temporal entre voltaje y corriente.
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+** Aplicaciones básicas
+Incluyen filtros, retardadores, circuitos de acoplamiento y almacenamiento de energía en campos magnéticos.
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+* Circuitos RCL y resonancia
+Combina resistencia, inductancia y capacitancia, exhibiendo el fenómeno de resonancia donde la reactancia neta se cancela.
+** Impedancia de circuitos RLC en serie
+Es la suma fasorial de la resistencia con la diferencia entre las reactancias inductiva y capacitiva.
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+** Análisis de circuitos RLC en serie
+Se resuelve aplicando las leyes de circuitos con fasores para encontrar corrientes y voltajes en cada componente.
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+** Resonancia en serie
+Ocurre a la frecuencia donde las reactancias se igualan
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+** Impedancia de circuitos RLC en paralelo
+Se determina por el recíproco de la suma de las admitancias individuales de cada rama.
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+** Análisis de circuitos RLC en paralelo
+El voltaje de fuente es común y la corriente total es la suma fasorial de las corrientes en cada rama paralela.
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+** Resonancia en paralelo
+ Sucede cuando las corrientes reactivas en la bobina y el capacitor se cancelan, dando una impedancia máxima puramente resistiva.