Para cada circuito eléctrico, hay dos o suministros independientes adicionales como la corriente, el voltaje o ambas fuentes. Para examinar estos circuitos electricos , la teorema de superposición se utiliza ampliamente y principalmente para circuitos en el dominio del tiempo a varias frecuencias. Por ejemplo, un circuito de CC lineal consta de una o más fuentes independientes; podemos obtener las fuentes como voltaje y corriente mediante el uso de métodos como el análisis de malla y las técnicas de análisis nodal. De lo contrario, podemos emplear el 'teorema de superposición' que incluye cada resultado de oferta individual sobre el valor de la variable a decidir. Esto significa que el teorema asume que cada suministro en un circuito descubre independientemente la tasa de la variable y, finalmente, produce la variable secundaria insertando las variables que son razonadas por el efecto de cada fuente. Aunque el proceso es muy difícil, aún se puede aplicar a todos los circuitos lineales.

¿Qué es un teorema de superposición?

El teorema de superposición es un método para las fuentes independientes presentes en un circuito eléctrico como voltaje y corriente y eso se considera como un suministro a la vez. Este teorema dice que en un n / w lineal que comprende una o más fuentes, el flujo de corriente a través de una serie de suministros en un circuito es el cálculo algebraico de las corrientes cuando las fuentes actúan como independientemente.

La aplicación de este teorema implica simplemente n / ws lineales, y también en los circuitos de CA y CC, donde ayuda a construir los circuitos como “ Norton ' así como también ' Thevenin ”Circuitos equivalentes.

Por ejemplo, el circuito que tiene dos o más suministros, entonces el circuito se separará en varios circuitos según el enunciado del teorema de superposición. Aquí, los circuitos separados pueden hacer que todo el circuito parezca muy simple en métodos más fáciles. Y, al fusionar los circuitos separados en otro momento después de la modificación del circuito individual, uno puede simplemente descubrir factores como voltajes de nodo, caída de voltaje en cada resistencia, corrientes, etc.

Métodos paso a paso de superposición Enunciado del teorema

Los siguientes métodos paso a paso se utilizan para descubrir la respuesta de un circuito en un teorema específico de división por superposición.

Calcule la respuesta en una rama específica de un circuito permitiendo un suministro independiente y eliminando los suministros independientes residuales de la corriente en la red.
Repita el paso anterior para todas las fuentes de voltaje y corriente que haya en el circuito.
Incluya todas las reacciones para obtener la respuesta total en un circuito específico cuando todos los suministros estén en la red.

¿Cuáles son las condiciones para aplicar el teorema de superposición?

Deben cumplirse las siguientes condiciones para aplicar este teorema a una red

Los componentes del circuito deben ser lineales. Por ejemplo, el flujo de corriente es proporcional al voltaje de las resistencias que se aplica al circuito, el enlace de flujo puede ser proporcional a la corriente de los inductores.
Los componentes del circuito deben ser bilaterales, lo que significa que el flujo de corriente en las polaridades opuestas de la fuente de voltaje debe ser el mismo.
Los componentes utilizados en esta red son pasivos porque no se amplifican, de lo contrario se rectifican. Estos componentes son resistencias, inductores y condensadores.
Los componentes activos no deben utilizarse porque rara vez son lineales y nunca bilaterales. Estos componentes incluyen principalmente transistores, tubos de electrones y diodos semiconductores.

Ejemplos de teoremas de superposición

El diagrama de circuito básico del teorema de superposición se muestra a continuación, y es el mejor ejemplo de este teorema. Al usar este circuito, calcule el flujo de corriente a través de la resistencia R para el siguiente circuito.

Circuito CC - Teorema de superposición

Desactive la fuente de voltaje secundaria, es decir, V2, y calcule el flujo de corriente I1 en el siguiente circuito.

Cuando la fuente de voltaje V2 está desactivada

Sabemos que la ley de ohmios V = IR

I1 = V1 / R

Desactive la fuente de voltaje principal, es decir, V1, y calcule el flujo de corriente I2 en el siguiente circuito.

Cuando la fuente de voltaje V1 está desactivada

I2 = -V2 / R

Según el teorema de superposición, la corriente de red I = I1 + I2

Yo = V1 / R-V2 / R

¿Cómo utilizar el teorema de superposición?

Los siguientes pasos le dirán cómo aplicar un teorema de superposición para resolver un problema.

Toma una fuente en el circuito
Las fuentes independientes restantes deben ponerse a cero reemplazando las fuentes de voltaje a través de cortocircuito, mientras que las fuentes de corriente con circuito abierto
Deja las fuentes independientes
Calcule el flujo de la dirección de la corriente y la magnitud a lo largo de la rama requerida como resultado de la fuente única preferida en el primer paso.
Para cada fuente, repita los pasos desde el primer paso hasta el cuarto hasta que se haya medido la corriente de derivación requerida debido a que la fuente actúa sola.
Para la rama requerida, agregue toda la corriente del componente usando direcciones. Para el circuito de CA, se debe realizar la suma fasorial.
Se deben seguir los mismos pasos para medir el voltaje en cualquier elemento del circuito.

Problemas del teorema de superposición

El siguiente circuito muestra el circuito de CC básico para resolver el problema del teorema de superposición de modo que podamos obtener el voltaje a través de los terminales de carga. En el siguiente circuito, hay dos suministros independientes, a saber, corriente y voltaje.

Diagrama de circuito de CC simple

Inicialmente, en el circuito anterior, mantenemos que solo actúa el suministro de voltaje, y el suministro restante, como la corriente, se cambia con la resistencia interna. Entonces, el circuito anterior se convertirá en un circuito abierto como se muestra en la siguiente figura.

Cuando una fuente de voltaje está activa

Considere el voltaje en los terminales de carga VL1 con el suministro de voltaje funcionando solo, entonces

VL1 = Vs (R3 / (R3 + R1))

Aquí, Vs = 15, R3 = 10 y R2- = 15

Sustituya los valores anteriores en la ecuación anterior

VL1 = Vs × R3 / (R3 + R2)

= 15 (10 / (10 + 15))

15(10/25)

= 6 voltios

Mantenga el suministro de corriente solamente y cambie el suministro de voltaje con su resistencia interna. Entonces el circuito se convertirá en un cortocircuito como se muestra en la siguiente figura.

Cortocircuito

“interruptor bipolar de doble tiro ”

Considere que el voltaje a través de los terminales de carga es 'VL2' mientras que solo funciona el suministro de corriente. Entonces

VL2 = yo x R

IL = 1 x R1 / (R1 + R2)

R1 = 15 RL = 25

= 1 × 15 / (15 +25) = 0.375 amperios

VL2 = 0.375 × 10 = 3.75 Voltios

Como resultado, sabemos que el teorema de superposición establece que el voltaje a través de la carga es la cantidad de VL1 y VL2

VL = VL1 + VL2

6 + 3,75 = 9,75 voltios

Requisitos previos del teorema de superposición

El teorema de superposición se aplica simplemente a los circuitos que son reducibles hacia las combinaciones de serie o paralelo para cada fuente de energía a la vez. Por tanto, esto no es aplicable para examinar un circuito puente desequilibrado. Simplemente funciona donde las ecuaciones fundamentales son lineales.
El requisito de linealidad no es nada, solo es apropiado para determinar el voltaje y la corriente. Este teorema no se usa para los circuitos donde la resistencia de cualquier componente varía a través de la corriente, de lo contrario el voltaje.

Por lo tanto, los circuitos que incluyen componentes como lámparas de descarga de gas o incandescentes, de lo contrario, no se podrían evaluar los varistores. Otro requisito de este teorema es que los componentes que se utilizan en el circuito deben ser bilaterales.

Este teorema se utiliza en el estudio de AC (corriente alterna) circuitos, así como circuitos semiconductores, donde la corriente alterna se mezcla con frecuencia a través de CC. Como el voltaje de CA, así como las ecuaciones de corriente, es lineal similar a la corriente continua. Entonces, este teorema se usa para examinar el circuito con una fuente de alimentación de CC, luego con una fuente de alimentación de CA. Ambos resultados se combinarán para decir qué sucederá con ambas fuentes vigentes.

Experimento del teorema de superposición

El experimento del teorema de superposición se puede realizar de la siguiente manera. El paso a paso de este experimento se analiza a continuación.

Apuntar

Verifique el teorema de superposición experimentalmente usando el siguiente circuito. Este es un método analítico que se utiliza para determinar las corrientes dentro de un circuito utilizando más de una fuente de suministro.

Aparato / Componentes necesarios

Los aparatos de este circuito son una placa de pruebas, cables de conexión, miliamperímetro, resistencias, etc.

Teoría del Experimento

El teorema de superposición se usa simplemente cuando el circuito incluye dos o más fuentes. Este teorema se utiliza principalmente para acortar los cálculos del circuito. Este teorema establece que, en un circuito bilateral, si se utilizan varias fuentes de energía como dos o más, entonces el flujo de corriente estará allí en cualquier punto y es la suma de todas las corrientes.

El flujo estará en el punto donde cada fuente se consideró por separado y otras fuentes se cambiarán en ese momento a través de la impedancia que es equivalente a sus impedancias internas.

Diagrama de circuito

Circuito experimental de teorema de superposición

Procedimiento

El procedimiento paso a paso de este experimento se analiza a continuación.

Conecte DC fuente de alimentación a través de los terminales de 1 & I1 y el voltaje aplicado es V1 = 8V y de la misma manera, aplique a través de los terminales donde el suministro de voltaje V2 es de 10 voltios
Mida el flujo de corriente a través de todas las ramas y son I1, I2 e I3.
Primero, conecte la fuente de voltaje V1 = 8V a través de los terminales de 1 a I1 y los terminales de cortocircuito a través de 2 a I2 es V2 = 0V.
Calcule el flujo de corrientes en todas las ramas para V1 = 8V y V2 = 10V a través de un miliamperímetro. Estas corrientes se indican con I1 ’, I2’ e I3 ’.
Asimismo, conecte los únicos V2 = 10 voltios a través de 2 a los terminales I2, así como los terminales de cortocircuito 1 e I1, V1 = 0. Calcule el flujo de corriente a lo largo de todas las ramas para los dos voltajes con la ayuda de un miliamperímetro y estos se denotan con I1 ”, I2” e I3 ”.

Para verificar el teorema de superposición,

I1 = I1 ’+ I1”

I2 = I2 ’+ I2’

I3 = I3 ’+ I3”

Mida los valores teóricos de las corrientes y estos deben ser equivalentes a los valores que se miden para las corrientes.

Mesa de observación

Los valores de I1, I2, I3 cuando V1 = 8V & V2 = 10V, los valores de I1 ', I2' & I3 'cuando V1 = 8V y V2 = 0 y para los valores, I1' ', I2' '& I3 '' cuando V1 = 0 y V2 = 10V.

V1 = 8 V V2 = 10 V	V1 = 8 V V2 = 0 V	V1 = 0V V2 = 10 V “generador de iones negativos para coche ”
I1	I1 '	I1 ''
I2	I2 ’	I2 ’’
I3	I3 ’	I3 ’’

Circuito del experimento final del teorema de superposición

Conclusión

En el experimento anterior, la corriente de derivación no es más que la suma algebraica de corrientes debido a la fuente de voltaje separada una vez que las fuentes de voltaje restantes están en cortocircuito, por lo que este teorema ha sido probado.

Limitaciones

Las limitaciones del teorema de superposición incluyen las siguientes.

Este teorema no es aplicable para medir la potencia pero mide voltaje y corriente.
Se usa en circuitos lineales pero no se usa en no lineales.
Este teorema se aplica cuando el circuito debe tener por encima de una fuente
Para circuitos de puente no balanceados, no es aplicable
Este teorema no se usa para cálculos de potencia porque el trabajo de este teorema se puede hacer en base a la linealidad. Debido a que la ecuación de potencia es el producto de la corriente y el voltaje, de lo contrario al cuadrado del voltaje o la corriente, pero no lineal. Por lo tanto, la potencia utilizada a través del elemento dentro de un circuito que usa este teorema no es alcanzable.
Si la opción de carga se puede cambiar, de lo contrario, la resistencia de carga varía con regularidad, entonces se requiere lograr la contribución de cada fuente para voltaje o corriente y su suma para cada transformación dentro de la resistencia de carga. Entonces, este es un proceso muy difícil para analizar circuitos difíciles.
El teorema de superposición no puede ser útil para los cálculos de potencia, pero este teorema funciona según el principio de linealidad. Como la ecuación de potencia no es lineal. Como resultado, la potencia utilizada por el factor en un circuito con este teorema no es alcanzable.
Si la selección de carga es modificable, entonces es necesario lograr cada donación de suministro y su cálculo para cada transformación en la resistencia de carga. Así que este es un método muy difícil de analizar circuitos compuestos.

Aplicaciones

los aplicación del teorema de superposición es decir, podemos emplear sólo circuitos lineales así como el circuito que tiene más suministros.

De los ejemplos anteriores del teorema de superposición, este teorema no se puede usar para circuitos no lineales, pero es aplicable a circuitos lineales. El circuito se puede examinar con una sola fuente de alimentación a la vez, el

Las corrientes y voltajes de sección equivalentes se incluyen algebraicamente para descubrir lo que realizarán con cada fuente de alimentación en vigor. Para cancelar todas las fuentes de alimentación excepto una para el estudio, sustituya cualquier fuente de alimentación con un cable y restaure cualquier suministro de corriente con la interrupción.

Por lo tanto, se trata de una descripción general del teorema de superposición que establece que al usar este teorema, a la vez que podemos analizar el circuito usando solo una fuente de energía, las corrientes de los componentes relacionados, así como los voltajes, se pueden sumar algebraicamente para observar lo que lograrán usando todas las fuentes de energía de manera efectiva. Para cancelar todas, excepto una, la fuente de energía para el análisis, luego cambie cualquier fuente de voltaje con un cable y cambie cualquier fuente de corriente a través de un abierto (corte). Aquí tienes una pregunta, ¿qué es KVL?