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CR · Análisis DC

Superposición

En esta unidad aprenderás a dividir un circuito lineal con varias fuentes actuando a la vez en problemas sencillos con una sola fuente encendida, y a sumar después los resultados. También comprobarás por ti mismo que las respuestas parciales suman exactamente la respuesta total.

Enciende las fuentes una a una y suma

A la izquierda están V₁ y R₁, a la derecha V₂ y R₂, y se mide la corriente I en la rama central, la de R₃. Al apagar una fuente con su botón, en la figura se redibuja como un cable en cortocircuito. Anota la corriente con una sola fuente encendida, luego con la otra, y compara su suma con la corriente cuando las dos están encendidas.

Corriente I de la rama central
I = 1.5 A
I = 1.0 + 0.5 = 1.5 A
Ambas · suma = total ·

La linealidad es lo que permite sumar

En un circuito lineal, duplicar la entrada duplica exactamente la salida, y meter la suma de dos entradas produce la suma de sus salidas. Gracias a esa proporcionalidad y aditividad, aunque haya varias fuentes basta con resolverlas una a una y sumar los resultados. En cuanto entra en el circuito un elemento no lineal como un diodo, el teorema deja de cumplirse.

Se deja una fuente y las demás se ponen a 0

Para ver la contribución de una sola fuente, las demás se ponen a 0. Poner una fuente de tensión a 0 V significa unir sus extremos con un cable, un cortocircuito; poner una fuente de corriente a 0 A significa cortarla, un circuito abierto. La resistencia interna que tenga una fuente se deja en el circuito. En esta figura, al apagar V₂ su lugar pasa a ser un cable en cortocircuito y queda a la vista la corriente que produce V₁ por sí sola.

Suma las respuestas parciales, signos incluidos

Se halla la corriente que produce cada fuente por sí sola en la misma rama y con el mismo sentido de referencia, y luego se suman con el signo que les corresponde según el sentido: el resultado es la corriente total. Si una fuente empuja la corriente al revés por esa rama, su parte se resta. Aquí las dos fuentes empujan la corriente en el mismo sentido por la rama de R₃, así que 1,0 A y 0,5 A se suman tal cual.

ObservaI = I1 + I2
La respuesta total es la suma de las respuestas parciales.
EligeI1 = ?
La corriente con V₁ sola.
CompletaI2 = ?
La corriente con V₂ sola.
Por tu cuentaI = 1.0 + 0.5 = ?
Sumar las dos corrientes parciales da la corriente total.

De vuelta a la primera pantalla

Con una sola fuente encendida, por la rama central circulaban 1,0 A o 0,5 A, y con las dos encendidas circulaba exactamente su suma, 1,5 A. No hizo falta resolver las dos fuentes a la vez: bastó con resolver dos veces el circuito sencillo de una fuente y sumar. Mientras el circuito sea lineal, un problema complicado con varias fuentes siempre se puede dividir así.

El teorema de superposición afirma que cualquier corriente o tensión de un circuito lineal es la suma de las respuestas que cada fuente independiente produce por sí sola. Se deja una fuente y las demás se ponen a 0: las fuentes de tensión se cortocircuitan y las de corriente se abren, mientras las resistencias internas se mantienen. Solo vale en circuitos lineales, donde se cumplen la proporcionalidad y la aditividad.