Análisis básico de circuitos eléctricos / David E. Johnson, Johnny R. Johnson, Peter D. Scott ; traducción, Irving Roffe ; revisión, Bernard Van Der Mersch Huerta Romo.

Título original: Basic electric circuit analysis.

1. INTRODUCCIÓN
1.1 Definiciones y unidades
1.2 Carga y corriente
1.3 Voltaje, energía y potencia
1.4 Elementos activos y pasivos
1.5 Análisis de circuitos y diseño

2. CIRCUITOS RESISTIVOS
2.1 Leyes de Kirchhoff
2.2 Ley de Ohm
2.3 Subcircuitos equivalentes
2.4 Series equivalentes y división de voltaje
2.5 Equivalentes en paralelo y división de corriente
2.6 Equivalentes de Thevenin y Norton

3. FUENTES DEPENDIENTES Y AMPLIFICADORES OPERACIONALES (OP AMPS)
3.1 Definiciones
3.2 Circuitos con fuentes dependientes
3.3 Amplificadores operacionales (Op Amps)
3.4 Papel de la retroalimentación negativa
3.5 Configuraciones básicas utilizando Op Amps
3.6 Interconexión de unidades Op Amps
3.7 Op Amps prácticos

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS
4.1 Linealidad y proporcionalidad
4.2 Superposición
4.3 Análisis nodal
4.4 Circuitos que contienen fuentes de voltaje
4.5 Análisis de mallas
4.6 Circuitos que contienen fuentes de corriente
4.7 Principio de corto virtual para Op Amp
4.8 Análisis de circuito con computadora utilizando SPICE

5. ELEMENTOS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
5.1 Capacitores
5.2 Almacenamiento de energía en capacitores
5.3 Capacitores en serie y en paralelo
5.4 Inductores
5.5 Almacenamiento de energía en inductores
5.6 Inductores en serie y en paralelo
5.7 Estado estable en DC
5.8 Capacitores e inductores prácticos
5.9 Circuitos singulares

6. CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN
6.1 Circuitos simples RC y RL sin fuentes
6.2 Constantes de tiempo
6.3 Circuitos generales de primer orden sin fuentes
6.4 Circuitos con fuentes DC
6.5 Superposición en circuitos de primer orden
6.6 La función escalón unitario
6.7 Respuestas en escalón y de pulso
6.8 SPICE y la respuesta transitoria

7. CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN
7.1 Circuitos con dos elementos de almacenamiento
7.2 Ecuaciones de segundo orden
7.3 Respuesta natural
7.4 Respuesta forzada
7.5 Respuesta total
7.6 Respuesta de escalón unitario

8. FUENTES SINUSOIDALES Y FASORES
8.1 Propiedades de los sinusoides
8.2 Ejemplo de circuito RLC
8.3 Fuentes complejas
8.4 Fasores
8.5 Leyes I-V para fasores
8.6 Impedancia y admitancia
8.7 Leyes de Kirchhoff y equivalentes de impedancia
8.8 Circuitos con fasores

9. ANÁLISIS EN ESTADO ESTABLE DE AC
9.1 Simplificaciones de circuitos
9.2 Análisis nodal
9.3 Análisis de malla
9.4 Fuentes con frecuencias diferentes
9.5 Diagramas fasoriales
9.6 SPICE y estado estable de AC

10. POTENCIA EN ESTADO ESTABLE DE AC
10.1 Potencia promedio
10.2 Valores RMS
10.3 Potencia compleja
10.4 Superposición y potencia
10.5 Transferencia máxima de potencia
10.6 Conservación de potencia
10.7 Potencia reactiva y factor de potencia
10.8 SPICE y potencia en estado estable de AC

11. CIRCUITOS TRIFÁSICOS
11.1 Sistemas monofásicos de tres hilos
11.2 Sistemas trifásicos Y-Y
11.3 Transmisión de potencia monofásica contra trifásica
11.4 Conexión delta
11.5 Transformaciones Y-delta
11.6 SPICE y los circuitos trifásicos

12. LA TRANSFORMADA DE LAPLACE
12.1 El dominio-s
12.2 Funciones singulares
12.3 Pares y propiedades de la transformada
12.4 Expansión por fracciones parciales
12.5 Solución de ecuaciones integrodiferenciales

13. ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN EL DOMINIO-s
13.1 Elementos y leyes de Kirchhoff
13.2 El circuito en el dominio-s
13.3 Función de transferencia
13.4 Polos y estabilidad
13.5 Teoremas de valor inicial y final
13.6 Respuesta al impulso y convolución

14. RESPUESTA DE FRECUENCIA
14.1 Función de respuesta de frecuencia
14.2 Escala del decibel
14.3 Gráficas de ganancia de Bode (amplitud)
14.4 Resonancia
14.5 Respuesta de frecuencia de Op Amps
14.6 Filtros
14.7 Diseño de filtros activos
14.8 Escalamiento
14.9 SPICE y respuesta de frecuencia
14.10 SPICE y diseño de filtros activos

15. INDUCTANCIA MUTUA Y CIRCUITOS DE DOS PUERTOS
15.1 Inductancia mutua
15.2 Circuitos con inductancia mutua
15.3 Inductancia mutua y transformadores
15.4 Transformadores ideales
15.5 Circuitos de dos puertos,
15.6 Parámetros de dos puertos
15.7 Modelos de dos puertos
15.8 Interconexión de circuitos de dos puertos
15.9 SPICE, transformadores y circuitos de dos puertos

16. SERIES Y TRANSFORMADAS DE FOURIER
16.1 Funciones periódicas
16.2 Series trigonométricas de Fourier
16.3 Series exponenciales de Fourier
16.4 Respuesta a entradas periódicas
16.5 Espectros discretos y gráficas de fase
16.6 La transformada de Fourier
16.7 Propiedades de la transformada de Fourier
16.8 SPICE y el análisis de Fourier

Apéndice A. MÉTODOS DE MATRICES
A.1 Conceptos fundamentales de las matrices
A.2 Conversión a la forma de vector-matriz
A.3 Determinantes
A.4 Regla de Cramer
A.5 Inversión de matrices
A.6 Eliminación de Gauss

Apéndice B. NÚMEROS COMPLEJOS Y LA EXPONENCIAL COMPLEJA
B.1 Números complejos
B.2 Funciones exponenciales complejas

Apéndice C. TOPOLOGÍA DE CIRCUITOS
C.1 Gráficas de redes
C.2 Análisis nodal
C.3 Análisis de trayectoria cerrada y análisis de malla básico

Apéndice D. GUÍA DE REFERENCIA DE SPICE
D.1 Archivo de entrada de SPICE
D.2 Enunciados de título y de comentario
D.3 Enunciados en las listas de red
D.4 Enunciados de control de soluciones
D.5 Enunciados de control de salida
D.6 Enunciado final

Este libro está enfocado a un curso de un año o un semestre de introducción al análisis de circuitos lineales con cierta dificultad para el segundo año de licenciatura. Está basado en el cálculo, así como en las leyes físicas sobre las cuales se asientan los métodos de análisis de circuitos. La exposición rutinaria del cálculo diferencial e integral, antecedente para estudiantes de ingeniería y física del primer año, es adecuado a su nivel. Los otros temas de matemáticas se presentan de forma moderada, y no se supone ni requiere que sea un antecedente como prerrequisito. Éstos incluyen la manipulación algebraica de números complejos, formulación de vector-matriz y soluciones de sistemas de ecuaciones lineales, funciones singulares y más particulares, y la solución de ecuaciones diferenciales lineales con invariantes en el tiempo.

Cada sección de cada capítulo contiene numerosos ejemplos resueltos paso a paso y finaliza con las respuestas de los ejercicios. Al final de cada capítulo hay problemas que fueron diseñados con un alcance más allá de los temas de cada sección y en todos los niveles de dificultad. Las ecuaciones enmarcadas son particularmente importantes y no deberían pasarse por alto, ya que una comprensión clara depende mucho de ellas. Áreas subrayadas en el texto se destacan para darle un mayor énfasis, siendo los equivalentes narrativos de las ecuaciones enmarcadas.

Los apéndices incluyen un material que contiene antecedentes para hacer el libro con un contenido de más personalidad sin interrumpir el flujo básico de la narrativa. El uso del material del apéndice A de álgebra lineal empieza en el capítulo 4 y continúa regularmente de ahí en adelante.

El apéndice B de números complejos debería ser revisado antes de estudiar el capítulo 8, el cual depende básicamente del álgebra compleja y de las funciones complejas de tiempo exponencial. El apéndice C sobre topologia de circuitos tal vez sea menos necesario para resolver problemas simples, pero aclara puntos lógicos importantes relativos a la formación y resolución de ecuaciones algebraicas simultáneas del tipo que se necesitan en cl análisis de nodo y de malla.

Área de Ciencias Básicas e Ingenierías