Matemáticas aplicadas · circuitos ideales de CC

De los despejes a nodos y mallas

Aprende a construir y resolver dos ecuaciones. Comprobamos el modelo, los pasos algebraicos, las unidades y una verificación final.

Puedes aprender y comprobar sin cuenta; los intentos de visitante son temporales.

Preparar estudio sin conexión

Comprender antes de calcular

Dos nodos: traducir conexiones a ecuaciones

Objetivo: Aplicar KCL con una referencia común y obtener dos tensiones de nodo.

El método de nodos usa tensiones respecto a un nodo de referencia de 0 V. Para un resistor entre a y b, la corriente elegida de a hacia b es (Va − Vb)/R. Escribe primero qué corriente entra y cuál sale.

Aplica KCL en cada nodo desconocido: la suma de corrientes que salen por resistores es igual a la corriente neta inyectada por las fuentes. Una fuente que extrae corriente del nodo aparece como inyección negativa.

Para organizar unidades puedes trabajar en V, kΩ y mA porque V/kΩ = mA. No mezcles una corriente expresada en A con términos calculados en mA sin convertirla. También puedes usar únicamente V, Ω y A.

El resistor compartido aporta (Va − Vb)/R al nodo a y (Vb − Va)/R al nodo b. Son la misma corriente con referencias opuestas. Sumar ambos términos cancela esa rama: no genera ni destruye carga.

Al terminar, calcula corrientes de ramas a partir de tus tensiones y verifica KCL en ambos nodos. Una tensión negativa respecto a 0 V es posible. Las fuentes y resistores son ideales y estos ejercicios no son instrucciones de instalación.

Ejemplo razonado

Ra = 1 kΩ de a a 0 V; Rb = 2 kΩ de b a 0 V; Rab = 2 kΩ de a a b. Las fuentes inyectan 7 mA en a y 1 mA en b.

  1. KCL en a: Va/1 + (Va − Vb)/2 = 7, con resistencias en kΩ y corrientes en mA.
  2. KCL en b: Vb/2 + (Vb − Va)/2 = 1.
  3. Multiplica ambas ecuaciones por 2 kΩ: 3Va − Vb = 14 V; −Va + 2Vb = 2 V.
  4. La segunda da Va = 2Vb − 2. Sustituye: 6Vb − 6 − Vb = 14 → Vb = 4 V.
  5. Va = 6 V. La corriente a→b es (6 − 4)/2 = 1 mA.
  6. KCL: en a, 6 + 1 = 7 mA; en b, 2 − 1 = 1 mA.

Comprobación: La fuente total inyecta 8 mA y las ramas a referencia llevan 6 + 2 = 8 mA.

Error frecuente: Usar Va + Vb en el resistor compartido, u olvidar que una extracción equivale a inyección negativa.

Explica sin mirar: Sin mirar, explica por qué el término de la rama compartida cambia de signo entre nodos.

Ahora inténtalo tú

Referencia 0 V. Ra = 1 kΩ une a con referencia; Rb = 2 kΩ une b con referencia; Rab = 2 kΩ une a con b. Fuentes ideales inyectan 7 mA en a y 1 mA en b, desde referencia. Obtén Va y Vb en voltios.

ab1 kΩ2 kΩ2 kΩInyección en a: 7 mA · en b: 1 mA0 V
Las fuentes de corriente no se dibujan; su conexión y sentido están en el enunciado. Una inyección negativa extrae corriente.

Escribe primero tu desarrollo en papel. Se aceptan decimales, fracciones como 3/4 y signos negativos; no escribas unidades en los campos numéricos.