Calculadora de Circuito RLC

Analiza circuitos eléctricos con componentes de resistencia, inductancia y capacitancia.

Calcula impedancia, frecuencia de resonancia, factor de potencia y ángulo de fase para circuitos RLC en serie y paralelo. Esencial para ingeniería eléctrica y diseño electrónico.

Ejemplos

Haz clic en cualquier ejemplo para cargarlo en la calculadora.

Circuito RLC en Serie

Serie

Un circuito RLC en serie típico con valores moderados para aplicaciones de frecuencia de audio.

Resistencia: 100 Ω

Inductancia: 0.1 H

Capacitancia: 0.001 F

Frecuencia: 1000 Hz

Voltaje: 12 V

Tipo de Circuito: Serie

Circuito RLC en Paralelo

Paralelo

Una configuración de circuito RLC en paralelo comúnmente utilizada en diseño de filtros.

Resistencia: 50 Ω

Inductancia: 0.05 H

Capacitancia: 0.002 F

Frecuencia: 2000 Hz

Voltaje: 24 V

Tipo de Circuito: Paralelo

Circuito Resonante

Resonancia

Un circuito diseñado para operar a frecuencia de resonancia para máxima eficiencia.

Resistencia: 10 Ω

Inductancia: 0.01 H

Capacitancia: 0.01 F

Frecuencia: 1592 Hz

Voltaje: 5 V

Tipo de Circuito: Serie

Circuito de Alta Frecuencia

Alta Frecuencia

Un circuito RLC de alta frecuencia para aplicaciones RF con baja inductancia y capacitancia.

Resistencia: 75 Ω

Inductancia: 0.001 H

Capacitancia: 0.000001 F

Frecuencia: 100000 Hz

Voltaje: 3.3 V

Tipo de Circuito: Paralelo

Otros Títulos
Comprensión de la Calculadora de Circuito RLC: Una Guía Completa
Domina el análisis de circuitos eléctricos que contienen resistencia, inductancia y capacitancia. Aprende cómo calcular impedancia, resonancia y características de potencia para configuraciones tanto en serie como en paralelo.

¿Qué es un Circuito RLC?

  • Componentes Básicos
  • Configuraciones de Circuito
  • Comportamiento AC vs DC
Un circuito RLC es un circuito eléctrico que contiene un resistor (R), inductor (L) y capacitor (C) conectados juntos. Estos circuitos son fundamentales en ingeniería eléctrica y electrónica, formando la base para filtros, osciladores y muchos otros dispositivos electrónicos. El comportamiento de los circuitos RLC está gobernado por los principios de impedancia, reactancia y resonancia, haciéndolos esenciales para entender el análisis de circuitos AC.
Los Tres Componentes Fundamentales
La Resistencia (R) representa la oposición al flujo de corriente y disipa energía como calor. La Inductancia (L) almacena energía en un campo magnético y se opone a los cambios en la corriente. La Capacitancia (C) almacena energía en un campo eléctrico y se opone a los cambios en el voltaje. Cuando estos componentes se combinan en un circuito, crean características de impedancia complejas que varían con la frecuencia.
Configuraciones en Serie vs Paralelo
En un circuito RLC en serie, todos los componentes están conectados extremo con extremo, y la misma corriente fluye a través de cada componente. La impedancia total es la suma vectorial de resistencia y reactancias. En un circuito RLC en paralelo, los componentes están conectados a través de la misma fuente de voltaje, y las corrientes se dividen entre las ramas. Cada configuración tiene características y aplicaciones distintas.
Comportamiento de Circuito AC
Los circuitos RLC exhiben diferentes comportamientos bajo AC (corriente alterna) comparado con DC (corriente directa). Bajo AC, los inductores y capacitores crean reactancia que varía con la frecuencia, llevando a impedancia dependiente de la frecuencia, cambios de fase entre voltaje y corriente, y la posibilidad de condiciones de resonancia donde el circuito se vuelve puramente resistivo.

Parámetros Clave del Circuito:

  • Impedancia (Z): La oposición total al flujo de corriente, combinando resistencia y reactancia
  • Reactancia (X): La oposición al flujo de corriente debido a inductancia (XL) o capacitancia (XC)
  • Frecuencia de Resonancia: La frecuencia donde las reactancias inductiva y capacitiva se cancelan mutuamente
  • Factor de Potencia: La relación entre potencia real y potencia aparente, indicando eficiencia
  • Ángulo de Fase: El ángulo entre las formas de onda de voltaje y corriente

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora

  • Recopilando Valores de Componentes
  • Seleccionando Tipo de Circuito
  • Interpretando Resultados
Usar la calculadora de circuito RLC requiere valores precisos de componentes y comprensión de la configuración del circuito. Sigue estos pasos para obtener resultados confiables para tu análisis de circuito.
1. Determinar Valores de Componentes
Mide u obtén los valores exactos de tu resistor, inductor y capacitor. Usa herramientas de medición apropiadas: un multímetro para resistencia, un medidor LCR para inductancia y capacitancia. Asegúrate de usar las unidades correctas: ohmios (Ω) para resistencia, henrios (H) para inductancia, y faradios (F) para capacitancia. Para valores muy pequeños, usa prefijos apropiados (mH para milihenrios, μF para microfaradios).
2. Elegir Configuración de Circuito
Identifica si tu circuito está conectado en serie o paralelo. En circuitos en serie, los componentes están conectados extremo con extremo con la misma corriente fluyendo a través de cada uno. En circuitos en paralelo, los componentes comparten el mismo voltaje pero tienen corrientes diferentes. La calculadora usa fórmulas diferentes para cada configuración.
3. Establecer Frecuencia de Operación
Determina la frecuencia a la que operará tu circuito. Esto es crucial porque los valores de reactancia dependen de la frecuencia. Para circuitos de audio, las frecuencias típicas van de 20 Hz a 20 kHz. Para circuitos RF, las frecuencias pueden estar en el rango de MHz o GHz. La frecuencia afecta tanto los cálculos de reactancia inductiva como capacitiva.
4. Aplicar Voltaje y Calcular
Ingresa el voltaje aplicado a tu circuito. Esto permite que la calculadora determine el flujo de corriente y la disipación de potencia. Después de ingresar todos los valores, haz clic en calcular para obtener impedancia, frecuencia de resonancia, factor de potencia, ángulo de fase, corriente y resultados de potencia. Analiza estos valores para entender el comportamiento de tu circuito.

Rangos de Frecuencia Comunes:

  • Frecuencia de Audio: 20 Hz - 20 kHz (altavoces, filtros de audio)
  • Línea de Potencia: 50-60 Hz (energía principal, transformadores)
  • Frecuencia de Radio: 3 kHz - 300 GHz (radio, TV, inalámbrico)
  • Frecuencia de Conmutación: 10 kHz - 1 MHz (fuentes de alimentación, convertidores)

Aplicaciones del Mundo Real de Circuitos RLC

  • Diseño de Filtros
  • Circuitos Osciladores
  • Sistemas de Potencia
Los circuitos RLC son ubicuos en la electrónica moderna y sistemas eléctricos. Entender su comportamiento es esencial para diseñar y analizar varios dispositivos y sistemas electrónicos.
Filtros Electrónicos
Los circuitos RLC forman la base de filtros electrónicos que separan señales basándose en frecuencia. Los filtros paso bajo permiten que pasen las frecuencias bajas mientras bloquean las altas. Los filtros paso alto hacen lo contrario. Los filtros paso banda permiten que pase un rango específico de frecuencia. Estos filtros se usan en sistemas de audio, receptores de radio y aplicaciones de procesamiento de señales.
Circuitos Osciladores y Resonantes
En resonancia, los circuitos RLC pueden sostener oscilaciones con entrada de energía mínima. Esta propiedad se explota en circuitos osciladores para generar señales a frecuencias específicas. Osciladores de cristal, osciladores LC y circuitos sintonizados en receptores de radio todos dependen de principios de resonancia RLC.
Corrección de Factor de Potencia
En sistemas de potencia, las cargas inductivas (motores, transformadores) crean factores de potencia pobres. Los capacitores pueden agregarse en paralelo para mejorar el factor de potencia cancelando la reactancia inductiva. Esto reduce las pérdidas de energía y mejora la eficiencia del sistema. La calculadora ayuda a determinar el valor óptimo del capacitor para corrección de factor de potencia.

Aplicaciones Prácticas:

  • Crossover de audio para sistemas de altavoces
  • Redes de acoplamiento RF para antenas
  • Corrección de factor de potencia en sistemas industriales
  • Circuitos sintonizados en receptores de radio y TV
  • Filtros EMI para equipos electrónicos

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Impedancia vs Resistencia
  • Mitos de Resonancia
  • Comprensión del Factor de Potencia
Existen varios conceptos erróneos sobre circuitos RLC que pueden llevar a análisis incorrectos y decisiones de diseño. Entender estos mitos ayuda en el diseño y solución de problemas de circuitos apropiados.
Mito: La Impedancia Siempre es Mayor que la Resistencia
Aunque la impedancia a menudo incluye tanto resistencia como reactancia, a frecuencia de resonancia, la impedancia de un circuito RLC en serie iguala la resistencia (Z = R). Esto ocurre porque las reactancias inductiva y capacitiva se cancelan mutuamente. En circuitos en paralelo, la impedancia en resonancia puede ser muy alta, limitada solo por la resistencia.
Mito: Resonancia Siempre Significa Corriente Máxima
En circuitos RLC en serie, la resonancia sí resulta en corriente máxima porque la impedancia se minimiza. Sin embargo, en circuitos RLC en paralelo, la resonancia resulta en corriente mínima porque la impedancia se maximiza. El comportamiento depende de la configuración del circuito.
Entendiendo el Factor de Potencia
El factor de potencia es la relación entre potencia real (P) y potencia aparente (S), variando de 0 a 1. Un factor de potencia de 1 significa que el circuito es puramente resistivo. Las cargas inductivas tienen factores de potencia retrasados (la corriente retrasa el voltaje), mientras que las cargas capacitivas tienen factores de potencia adelantados (la corriente adelanta el voltaje). La corrección de factor de potencia busca lograr factor de potencia unitario.

Relaciones Importantes:

  • En resonancia: XL = XC, haciendo el circuito puramente resistivo
  • Factor de Potencia = cos(θ) = R/Z, donde θ es el ángulo de fase
  • Factor de Calidad Q = ωL/R = 1/(ωCR) para circuitos en serie
  • Ancho de Banda = f0/Q, donde f0 es la frecuencia de resonancia

Derivación Matemática y Ejemplos

  • Cálculos de Impedancia
  • Análisis de Resonancia
  • Relaciones de Potencia
La base matemática del análisis de circuitos RLC involucra números complejos, fasores y relaciones trigonométricas. Entender estos conceptos matemáticos es esencial para análisis y diseño preciso de circuitos.
Impedancia en Circuitos RLC en Serie
Para circuitos RLC en serie, la impedancia total es Z = R + j(XL - XC), donde XL = ωL y XC = 1/(ωC). La magnitud es |Z| = √(R² + (XL - XC)²), y el ángulo de fase es θ = arctan((XL - XC)/R). En resonancia, XL = XC, haciendo Z = R y θ = 0°.
Impedancia en Circuitos RLC en Paralelo
Para circuitos RLC en paralelo, la admitancia es Y = 1/R + j(1/XL - 1/XC), y la impedancia es Z = 1/Y. La magnitud es más compleja, involucrando el recíproco de la magnitud de admitancia. En resonancia, la impedancia alcanza su valor máximo.
Cálculo de Frecuencia de Resonancia
La frecuencia de resonancia ocurre cuando XL = XC, lo que da ωL = 1/(ωC). Resolviendo para ω produce ω = 1/√(LC), y la frecuencia de resonancia es f = 1/(2π√(LC)). Esta es la frecuencia donde el circuito se vuelve puramente resistivo.
Relaciones de Potencia y Energía
Potencia real P = VI cos(θ) = I²R, potencia reactiva Q = VI sin(θ), y potencia aparente S = VI. El factor de potencia es cos(θ) = P/S. La energía se almacena en el inductor (½LI²) y capacitor (½CV²), y se disipa en el resistor (I²R).

Fórmulas Clave:

  • Impedancia en Serie: Z = √(R² + (ωL - 1/ωC)²)
  • Frecuencia de Resonancia: f = 1/(2π√(LC))
  • Factor de Calidad: Q = ω₀L/R = 1/(ω₀CR)
  • Factor de Potencia: PF = cos(θ) = R/|Z|
  • Corriente: I = V/|Z|