ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN INGENIERÍA [PDF]
Autor: William H. Hayt, Jr. - Jack E. Kemmerly - Steven M. Durbin
Mc Graw Hill
México
Séptima Edición
PRESENTACIÓN
Se pretende que la lectura de este libro sea una experiencia placentera, aun cuando el texto sea por necesidad científicamente riguroso y un tanto matemático. Nosotros, los autores, tratamos de compartir la idea de que el análisis de circuitos resulta entretenido. No sólo es útil y del todo esencial para el estudio de la ingeniería, sino también una maravillosa capacitación para el pensamiento lógico: es bueno incluso para aquellos que quizá nunca analicen otro circuito en su carrera profesional. Mirando retrospectivamente, luego de finalizar el curso, muchos estudiantes se sorprenden en verdad por todas las excelentes herramientas analíticas que se derivan sólo de tres leyes científicas simples: la ley de Ohm y las leyes de tensión y de corriente de Kirchhoff.
En muchas universidades públicas y privadas, el curso introductorio de Ingeniería Eléctrica será precedido o estará acompañado por uno introductorio de Física, en el que se presentan los conceptos básicos de la electricidad y el magnetismo, casi siempre a partir del aspecto de campo. Sin embargo, los antecedentes de este tipo no constituyen un prerrequisito, sino que varios de los conceptos básicos esenciales de la electricidad y el magnetismo se explican (o revisan), según se necesite. Para la lectura del libro, sólo se requiere haber tomado un curso introductorio de cálculo como prerrequisito, o quizás como correquisito. Los elementos de circuito se presentan y definen aquí en términos de sus ecuaciones de circuito; sólo se ofrecen comentarios incidentales acerca de relaciones de campo pertinentes. En el pasado, tratamos de presentar el curso básico del análisis de circuitos viendo en tres o cuatro semanas la teoría del campo electromagnético, a fin de poder definir los elementos de circuito con mayor precisión, en términos de las ecuaciones de Maxwell. Los resultados, en especial con respecto de la aceptación de los estudiantes, no fueron buenos.
Pretendemos que este texto ayude a los estudiantes a enseñarse a sí mismos la ciencia del análisis de circuitos. Está dirigido al estudiante, y no al profesor, pues el primero es quien tal vez dedique más tiempo a leerlo. Se hizo el máximo esfuerzo para que cada término nuevo se definiera claramente cuando se presenta por primera vez. El material básico aparece al inicio de cada capítulo y se explica con cuidado y en detalle; se emplean numerosos ejemplos para presentar y sugerir resultados generales. Aparecen problemas prácticos a lo largo de cada capítulo, los cuales resultan por lo general simples; asimismo, se dan respuestas en orden en las diversas partes. Los problemas más difíciles aparecen al final de los capítulos y siguen el orden general de presentación del material del texto. Estos problemas se utilizan en ocasiones para introducir temas menos importantes o más avanzados, a través de un procedimiento guiado paso a paso, así como para presentar temas que aparecerán en el siguiente capítulo. La presentación y la repetición resultante son importantes para el proceso de aprendizaje. En total, hay más de 1 200 problemas de fin de capítulo, además de numerosos problemas de práctica y más de 170 ejemplos trabajados. La mayor parte de los ejercicios es nueva en esta edición, y con el auxilio de varios colegas, cada problema se resolvió a mano y se verificó en computadora cuando así convenía.
CONTENIDO
Capítulo 1. Introducción
1.1 Preámbulo
1.2 Panorama general del texto
1.3 Relación del análisis de circuitos con la Ingeniería
1.4 Análisis y diseño
1.5 Análisis asistido por computadora
1.6 Estrategias exitosas para la resolución de problemas
Capítulo 2. Componentes básicos y circuitos eléctricos
2.1 Unidades y escalas
2.2 Carga, corriente, tensión (voltaje) y potencia
2.3 Fuentes de tensión y de corriente
2.4 Ley de Ohm
Capítulo 3. Leyes de tensión y de corriente
3.1 Nodos, trayectorias, lazos y ramas
3.2 Ley de corrientes de Kirchhoff
3.3 Ley de tensión de Kirchhoff
3.4 El circuito de un solo lazo
3.5 El circuito de un par de nodos
3.6 Fuentes independientes conectadas en serie y en paralelo
3.7 Resistencias en serie y en paralelo
3.8 División de tensión y de corriente
Capítulo 4. Análisis nodal y de malla básicos
4.1 Análisis nodal
4.2 El supernodo
4.3 Análisis de malla
4.4 Supermalla
4.5 Comparación entre el análisis nodal y el de malla
4.6 Análisis de circuitos asistido por computadora
Capítulo 5. Técnicas útiles para el análisis de circuitos
5.1 Linealidad y superposición
5.2 Transformaciones de fuente
5.3 Circuitos equivalentes de Thévenin y Norton
5.4 Transferencia de potencia máxima
5.5 Conversión delta-estrella
5.6 Selección de un procedimiento: comparación de diversas técnicas
Capítulo 6. El amplificador operacional
6.1 Antecedentes
6.2 El amp op ideal: una introducción amable
6.3 Etapas en cascada
6.4 Circuitos de fuentes de tensión y de corriente
6.5 Consideraciones prácticas
6.6 Los comparadores y el amplificador de instrumentación
Capítulo 7. Capacitadores e inductores
7.1 El capacitor
7.2 El inductor
7.3 Combinación de inductancia y capacitancia
7.4 Consecuencias de la linealidad
7.5 Circuitos de amp op simples con capacitores
7.6 Dualidad
7.7 Construcción de modelos de capacitores e inductores con PSpice
Capítulo 8. Circuitos RL y RC básicos
8.1 El circuito RL sin fuente
8.2 Propiedades de la respuesta exponencial
8.3 Circuito RC sin fuente
8.4 Una perspectiva más general
8.5 La función escalón unitario
8.6 Accionamiento de circuitos RL
8.7 Respuestas natural y forzada
8.8 Accionamiento de circuitos RC
8.9 Predicción de la respuesta de circuitos conmutados secuencialmente
Capítulo 9. Circuito RLC
9.1 Circuito en paralelo sin fuente
9.2 Circuito RLC en paralelo sobreamortiguado
9.3 Amortiguamiento crítico
9.4 Circuito RLC en paralelo subamortiguado
9.5 Circuito RLC en serie sin fuente
9.6 Respuesta completa del circuito RLC
9.7 Circuito LC sin pérdidas
Capítulo 10. Análisis de estado senoidal permanente
10.1 Características de las senoidales
10.2 Respuesta forzada a funciones senoidales
10.3 Función forzada compleja
10.4 El fasor
10.5 Relaciones fasoriales de R, L y C
10.6 Impedancia
10.7 Admitancia
10.8 Análisis nodal y de malla
10.9 Superposición, transformaciones de fuente y teorema de Thévenin
10.10 Diagramas fasoriales
11. Análisis de potencia en circuitos de CA
11.1 Potencia instantánea
11.2 Potencia promedio o activa
11.3 Valores eficaces de corriente y de tensión
11.4 Potencia aparente y factor de potencia
11.5 Potencia compleja
11.6 Comparación de la terminología de potencia
12. Circuitos polifásicos
12.1 Sistemas polifásicos
12.2 Sistemas monofásicos de tres hilos
12.3 Conexión Y-Y trifásica
12.4 Conexión delta
12.5 Medición de potencia en sistemas trifásicos
13. Circuitos acoplados magnéticamente
13.1 Instancia mutua
13.2 Consideraciones energéticas
13.3 El transformador lineal
13.4 El transformador ideal
14. Frecuencia compleja y transformada de Laplace
14.1 Frecuencia compleja
14.2 Función forzada senoidal amortiguada
14.3 Definición de la transformada de Laplace
14.4 Transformadas de Laplace de funciones de tiempo simples
14.5 Técnicas de la transformada inversa
14.6 Teoremas fundamentales para la transformada de Laplace
14.7 Teoremas de valor inicial y del valor final
Capítulo 15. Análisis de circuitos en el domino
15.1 Z(s) y Y(s)
15.2 Análisis nodal y de malla en el dominio s
15.3 Técnicas adicionales de análisis de circuitos
15.4 Polos, ceros y funciones de transferencia
15.5 Convolución
15.6 Plano de frecuencia compleja
15.7 Respuesta natural y el plano s
15.8 Técnica para sintetizar la razón de tensión H(s) = Vent/Vsal
Capítulo 16. Respuesta en frecuencia
16.1 Resonancia en paralelo
16.2 Ancho de banda y circuitos de alto Q
16.3 Resonancia en serie
16.4 Otras formas resonantes
16.5 Escalamiento (o ajuste)
16.6 Diagramas de Bode
16.7 Filtros
Capítulo 17. Redes de dos puertos
17.1 Redes de un puerto
17.2 Parámetros de admitancia
17.3 Algunas redes equivalentes
17.4 Parámetros de impedancia
17.5 Parámetros híbridos
17.6 Parámetros de transmisión
Capítulo 18. Análisis de circuitos por Fourier
18.1 Forma trigonométrica de la serie de Fourier
18.2 Uso de la simetría
18.3 Respuesta completa a funciones forzadas periódicas
18.4 Forma compleja de la serie de Fourier
18.5 Definición de la transformada de Fourier
18.6 Algunas propiedades de la transformada de Fourier
18.7 Pares de transformadas de Fourier de algunas funciones del tiempo simples
18.8 Transformada de Fourier de una función del tiempo periódica general
18.9 Función del sistema y respuesta en el dominio de la frecuencia
18.10 Significado físico de la función del sistema
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
