Cuestionario Previo Todos Labo CE 1

Cuestionario Previo # 1 1-.¿ Que entiende usted por símbolo grafico de un componente eléctrico ? Un símbolo grafico de un componente eléctrico es una representación “grafica” del componente real en la representación de un circuito, es decir e s un símbolo grafico del componente real. 2 y 3.- componentes electrónicos y/o electricidad

Nombre

Símbolo

Forma Física

Antena

Resistencia / Resistor

Circuito Integrado

Condensador / Capacitor

Transistor

Transformador

Tiristor

Diodo

Bobina / inductor

Fusible

Cuestionarios previos laboratorio_cicuitos_electrico I ………Anthony_20110833

4.- haga una una lista de 10 abreviaturas usadas el campo de la electrónica y/o electricidad

Nombre Volt Hertz Amperio Faradio Ohm Henry Watt Kilocaloria Corriente alterna Corriente continua

Abreviatura V Hz A F Ω H W Kcal CA CC

Descripción Descripción Unidad de la tensión Unidad de la frecuencia Unidad de la corriente Unidad de la capacitancia Unidad de la resistencia Unidad de la Inductancia Unidad de potencia Unidad del calor

5.- Haga un listado del SI de unidades y otro listado con unidades derivadas derivadas usadas en el campo de la electricidad y la electrónica.

Magnitud Carga eléctrica Tensión eléctrica Resistencia Conductancia Capacidad Flujo magnético Inductancia Inducción magnética (B) Amperio

Unidad

Símbolo

Culombio

C

Voltio

V

Ohmio Siemens Faradio Weber Henrio

Ω

S F Wb H

Tesla

T A

Campo eléctrico (E)

Unidades SI derivadas con nombres y símbolos

Magnitud

Nombre

Símbolo

Frecuencia

Hertz

Hz

Fuerza

Newton

N

Presión

Pascal

Pa

Energía, trabajo, cantidad de calor

Joule

J

Potencia

Watt

W

Cantidad de electricidad carga eléctrica

Coulomb

C

Potencial eléctrico fuerza electromotriz

Volt

V

Resistencia eléctrica

Ohm

Ω

Capacidad eléctrica

farad

F

Flujo magnético

Weber

Wb

Inducción magnética

Tesla

T

Inductancia

Henry

H


6.- liste las unidades inglesas mas comunes usadas en nuestro medio e indique sus equivalencias con el sistema internacional de unidades.

Unidades de Longitud 1 in = 2,54 cm = 25,4 mm 1 f t = 0, 3048 m = 30,48 cm 1 yd = 0,9144 m 1 mi = 1,6093 Km Unidades de Volumen 1 gol = 3,7854 litros * 264,1728 gal = 1m3 1 it = 0,9463 litros 1 pt = 0,4732 litros 1cu.ft = 0,0283 m3 Unidades de Peso 1 lb = 0,4536 Kg 1 oz = 0,02835 Kg = 28,35 gr Unidades de presión 1psi = 6,89285 KPa* = 0,070323 Kg/cm2 14,7psi = 1 atm Unidades de potencia 1HP = 746watts 1CV= 735watts

7.- Dibuje la tabla del código de colores que se usan para identificar el valor de una resistencia de carbón.


8.-Dibuje la tabla del código de colores que se usan para identificar el valor de un capacitor.

9.- Dibuje la tabla del código de colores que se usan para identificar el valor de un inductor (bobina).


10.- Indique cuales son los valores estándar normalizados de resistores. (Estándares E6,E9,E12,E24,ETC). 20%

10% E6

5% E12

2% E24

1% 0.5% E48

E96

1

20% E192 1.00

10% E6

5% E12

2% E24

1% 0.5% E48

97 3.16

1.01

98

3.20

1.00

3.16

3

1.02

99

3.24

1.02 4

3.24 1.04

100

3.28

1.0

3.3

5

1.05

101

3.32

1.05 6

3.32 1.06

102

3.36

1.05

3.32

7

1.07

103

3.40

1.07 8

3.40 1.09

104

3.44

1.0

3.3

9

1.10

105

3.48

1.10 10

3.48 1.11

106

3.52

1.10

3.48

11

1.13

107

3.57

1.13 12

3.57 1.14

108

3.61

1.1

3.6

13

1.15

109

3.65

1.15 14

3.65 1.17

110

3.70

1.15

3.65

15

1.18

111

3.74

1.18 16

3.74 1.20

112

1.0

3.79 3.3

17

1.21

113

3.83

1.21 18

3.83 1.23

114

3.88

1.21

3.83

19

1.24

115

3.92

1.24 20

3.92 1.26

116

3.97

1.2

3.9

21

1.27

117

4.02

1.27 22

4.02 1.29

118

4.07

1.27

4.02

23

1.30

119

4.12

1.30 24

4.12 1.32

120

1.2

4.17 3.9

25

1.33

121

4.22

1.33 26

4.22 1.35

122

4.27

1.33

4.22

27

1.37

123

4.32

1.37 28

4.32 1.38

124

1.3

4.37 4.3

29

1.40

125

4.42

1.40 30

4.42 1.42

126

1.40

4.48 4.42

31

1.43

127

1.43 32

E192 3.16

1.00 2

E96

4.53 4.53

1.45

128


4.59

11.- Describa el procedimiento a seguir para leer resistencias de 4,5 y 6 franjas. Las bandas de colores que tienen este tipo de resistencias alrededor de su cuerpo, parece que resuelven todos estos problemas. En este código, cada color corresponde a un número en particular. Hay dos códigos de colores para las resistencias de carbón. El de 3 o 4 bandas y el de 5 bandas. Para leer el código de colores de una resistencia, ésta se debe tomar en la mano y colocar de la siguiente forma: la línea o banda de color que está más cerca del borde se coloca a la izquierda, quedando generalmente a la derecha una banda de color dorado o plateado.

12.- Describa el procedimiento a seguir para leer el valor de inductores y capacitores. el código 101 es muy utilizado como código para capacitores cerámicos. Muchos de ellos que tienen su valor impreso, como los de valores de 1 uF o más. Donde: uF = microfaradio Ejemplo: 47 uF, 100 uF, 22 uF, etc. Para capacitores de menos de 1 uF, la unidad de medida es el pF (picoFaradio) y se expresa con una cifra de 3 números. Los dos primeros números expresan su significado por si mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros. Ver la siguiente tabla. Ejemplo: Un capacitor que tenga impreso el número 103 significa que su valor es 10 + 1000 pF = 10,000 pF.


13.- ¿Qué son componentes SMD?. Indique como se reconocen los resistores, capacitores e inductores en SMD. Un componente SMD (Surface Mounting Device) es un componente electrónico que se suelda directamente en la superficie de la PCB. Tradicionalmente, los componentes se montaban introduciendo sus patas por un agujero y soldándolas al otro lado de la placa. Ahora no hay agujero, sólo hay dos cuadraditos de cobre sobre los que se suelda directamente el componente. Capacitor Los componentes electrónicos modernos continuarán siendo cada vez más y más pequeños para que los dispositivos electrónicos sean más compactos. Los más pequeños se sueldan a pequeñas almohadillas en una superficie de una placa de circuito. Este componente se denomina "dispositivo de montaje en superficie" (DME), y la tecnología general para todos los componentes tales se llama "tecnología de montaje superficial" (SMT). Los condensadores de SMT son tan pequeños que sólo información limitada puede ser impresa e n ellos. Hay dos formas de obtener información acerca de un condensador dado: buscando su código de identificación o midiendo su capacitancia.

Resistencia Identificar el valor de una resistencia SMD es más sencillo que para una resistencia convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se imprimen en la superficie de la resistencia, la banda que indica la tolerancia desaparece y se la "reemplaza" en base al número de dígitos que se indica, es decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%. Inductor Por lo general, el diseño de un circuito de RF se describe más como un arte que como una ciencia, porque es más impredecible que el diseño de circuito digital. Sumida puede ayudar a acelerar ese proceso con inductores comprobados de chip de alta calidad, ya sea de cerámica o ferrita. Estos componentes eficientes ofrecen una combinación de factores Q extraordinarios con SRF alto. Los distintos tamaños de carcasa y los múltiples niveles de inductancia le permiten especificar exactamente lo que es óptimo para su circuito. No es necesario buscar soluciones intermedias. De la misma manera, elija los rangos de temperatura que necesita, incluso para las condiciones ambientales más adversas. Sumida Componentes ha ampliado el programa de inductores de chip bobinados existentes en el tamaño 0603. En los cuerpos de cerámica, existe un amplio rango de inductancias disponibles de 1.5 nH a 470 nH. Todos los valores de inductancia están bobinados en los cuerpos cerámicos de Sumida Components que tienen un rendimiento extraordinario con altas frecuencias de resonancia y factores de calidad. Además, Sumida Componentes ahora ofrece los inductores SMD tamaño 0603 bobinados en un cuerpo de ferrita.


14.- ¿como se leen los componentes pasivos en SMD?. Realice 10 ejemplos gráficos Componentes pasivos: Los que no son activos. Esto es, la potencia absorbida, es transformada en calor (Resistores, condensadores, bobinas, cables, placas de circuito impreso, fibra óptica no dopada, relés, etc…). Los componentes pasivos como resistores y capacitores tienen forma de paralelepípedo y se los conoce como CHIP o FLAT CHIP. Sus extremos metalizados y estañados constituyen los terminales de conexión.

La denominación comercial se refiere a ellos por su largo y ancho como p.ej. 0805, lo que de modo codificado significa 0,08 x 0,05 de pulgada, por lo que si realizan los cálculos podrán ver las dimensiones más usadas en la siguiente tabla. La altura puede variar según el fabricante y no es crítica para el proceso de fabricación. Componentes pasivos: Clasificación funcional: • Resistores: Resistencia • Condensadores: Capacidad • Inductores: Autoinducción • Transformadores: Relación de transformación • Relés: Conmutación de circuitos físicos. • Resonadores: Frecuencia de resonancia • Cables: Conducción de señal eléctrica y potencia. • Fibras ópticas: Conducción de señal óptica. • Conectores: Conexión eléctrica y óptica • Circuitos impresos: Soporte físico para realizar circuitos electrónicos.


Cuestionario Previo # 02 1.-¿Qué es el multímetro? ¿Qué parámetros se puede medir según el manual de usuario? Un multímetro es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida). Este instrumento de medición que reúne los parámetros del voltímetro, amperímetro y el ohmímetro es decir utiliza distintos parámetros electrónicos en un mismo elemento. Las funciones mas comunes que puede llegar a desempeñar un multímetro son las de voltímetro, amperímetro y ohmímetro para poder calcular la diferencia de potencial (voltios) la corriente eléctrica (amperios) y la resistencia(ohmios) que se encuentra en un circuito eléctrico; estas tres anteriores son las mas comunes pero hay multímetros que pueden incorporar otras funciones como lo son: un comprobador de continuidad, amplificador para aumentar la sensibilidad en medidas de tenciones y corrientes muy pequeñas o resistencia de muy alto valor, medida de inductancias y capacidades y Escalas y zócalos para lamedida de temperatura mediante termopares normalizados, comprobador de diodos y transistores . El multímetro en algunos casos también es denominado polímetro o tester y es utilizado en trabajos de electrónica y electricidad. 2.- ¿Un multímetro digital tiene rangos y escalas de medición? Explique El multímetro digital posee rangos de medición y no escalas siendo de las siguientes especificaciones: los instrumentos digitalesindican los valores de medida en cifras numéricas. Esto es más ventajoso para la observaciónvisual, así de este modo se puede prescindir de la lectura de rayas y de la interpolación devalores intermedios. Esto evita agregar un error de visualización a los errores propios delinstrumento. El multímetros digitales que además de las mediciones comunes poseen características tales como operación de sintonización automática de rango (lo cual significa que el medidor ajusta de manera automática sus circuitos de medición para el rango de voltaje, corriente oresistencia),compatibilidad con salida decimal codificada binaria o IEEE-488, y medición de conductancia y aun de temperatura. 3.- ¿Un multímetro analógico tiene rangos y escalas de medición? Explique El multímetro analógico posee ambos sistemas de medición tanto rangos y escalas en los diferentes parámetros del multímetro. los instrumentos de medida analógicos es laindicación del valor a medir por una aguja o una marca luminosaen una escala numerada, dotada de rayas divisorias. La desviación de la aguja, por desplazamiento, promovido por la magnitud amedir desde su punto de reposo (cero de escala), es análoga a dichamagnitud. La magnitud a medir es la que se quiere medir (voltaje, frecuencia,resistencia), y su valor de medida es el leído o deducido por laindicación.El dispositivo de medición se compone de piezas fijas


queprovocan el movimiento, y de un órgano móvil, cuya posicióndepende del valor de la magnitud a medir. Las partes fijas suelensoportar la escala, mientras que el órgano móvil lleva la aguja o el espejo giratorio para eldispositivo del indicador luminoso. El instrumento de medida contiene en su caja el sistema de medida o también varios sistemas de medida y los accesorios incorporados.La escala esta provista de una serie de rayas divisorias, rotuladas con las unidades de lamagnitud a medir. La graduación de la escala se fija mediante calibración previa.El error de medición es la diferencia entre el valor indicado y el correcto de la magnitud amedir en condiciones normales, expresado en la unidad de la magnitud medida. 4.- ¿Qué es un protoboard y para que se usa?.¿como son sus conexiones internas? Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.

las conexiones internas del protoboard están conectadas en paralelo de forma vertical :


5.- ¿Qué es una fuente de alimentación?¿como funciona?

La fuente de alimentación (Powersupply en ingés) es como su nombre indica, la encargada de suministrar energía eléctrica a los distintos elementos que componen nuestro sistema informático. La electricidad que llega hasta nuestros hogares u oficinas es del tipo conocido como "corriente alterna" y nos es suministrada habitualmente con una tensión (o voltaje) que suele ser de alrededor de 115 o 230 voltios. Este tipo de corriente no es en absoluto adecuada para alimentar equipos electrónicos, y más concretamente dispositivos informáticos, en dónde es necesario trabajar con "corriente continua" y voltajes mucho más bajos. Este dispositivo es el que se encarga de "reducir" el voltaje (mediante un transformador) y posteriormente convertir la corriente alterna en continua (con un puente de diodos) para finalmente filtrarla (mediante condensadores electrolíticos). 6.- Describa la Ley de Ohm La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es lo contrario a la resistencia eléctrica. La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

7.- Defina correctamente : a) Voltaje : Define al voltaje como la cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. De esta forma, el voltaje, que también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado. De esta forma, se establece el flujo de una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica, mayor es el voltaje existente en el circuito al que corresponde ese conductor. La diferencia de potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial.

b) Intensidad de corriente : La intensidad de la corriente es una magnitud que refleja el nivel de electricidad que logra atravesar un conductor en un determinado lapso temporal. Se trata de la circulación de una carga que, por acción de la movilidad de los electrones, atraviesa un cuerpo. El amperímetro es la herramienta que permite cuantificar la intensidad de la corriente eléctrica. Este dispositivo es un galvanómetro que dispone de una resistencia en paralelo (denominada shunt) que le posibilita trabajar con distintos rangos de medición.

c) Potencia : La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al tiempo que demora la concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la energía total dividida por el tiempo. Se puede indicar que la potencia es la fuerza, el poder o la capacidad para conseguir algo. Se


Puede mencionar que la potencia eléctrica en un circuito es el resultado de multiplicar la diferencia de potencial entre los extremos de una carga y la corriente que circula allí. 8.- indique el procedimiento que se sigue para medir el voltaje e un elemento básico de un circuito. Realice un grafico explicativo que incluye el multimetroy el e lemento básico del circuito. El Multimetro debe de estar en la posición de medición de tensiones, lasonda negra de prueba deberá de estar conectada en la clavija COM, y lasonda roja la conectaremos en la clavija de V / Ω .En un vehículo, las tens iones que normalmente comprobaremos serán las de continua por lo que el selector tendrá que estar en la posición de V=

Precauciones : Para medir tensiones por un circuito deberemos poner las puntas deprueba en paralelo con el elemento a comprobar en paralelo con el elemento a comprobar en paralelo con el elemento a comprobar, de esta forma obtendremos la caída de tensión que se produce en él, nunca deberemosintercalar el multímetro, en posición de voltímetro, dentro del circuito, puesto que en ese caso lo que hacemos es insertar una resistencia de valor elevado ( Mega Ohmios ), y esto reducirá drásticamente la corriente por el circuito, por lo cual los datos que marcará el medidor serán erróneos.Si no estamos seguros de la tensión que vamos a medir seleccionaremos la escala de tensiones más grande, disminuyendo la escala hasta que la medida se muestre con todos los dígitos de la pantalla del multímetro.


9.- indique el procedimiento que se sigue para medir la intensidad de corriente que atraviesa un elemento básico de un circuito. Realice un grafico explicativo que incluye el multimetro y el elemento básico del circ uito. El Multimetro debe de estar en la posición de medición de corrientes, lasonda negra de prueba deberá de estar conectada en la clavija COM, y lasonda roja la conectaremos en la clavija de amperios A si la corriente porel circuito es grande, en el caso de que circulen corrientes pequeñas,conectaremos la sonda roja en la clavija mA.En un vehículo, las corrientes que normalmente comprobaremos serán las de corriente continua por lo que el selector tendrá que estar en la posición de A=. Para medir corrientes por un circuito deberemos intercalar el multimetrodentro del circuito (en serie con los demás elementos), y nunca ponerlo en paralelo con el elemento a comprobar puesto que en ese caso lo que estaremos haciendo es puentearlo, reduciendo la resistencia del circuito y por lo tanto aumentando la corriente que tiene que suministrar la batería,llegando incluso a quemar el medidor si la corriente aumenta demasiado.Si no estamos seguros de la intensidad que circula, o sospechamos que circula una corriente elevada deberemos poner la sonda roja en la clavija A (corrientes grandes).Nunca conectar el Multímetro en posición de amperímetro en las salidas de la centralita de inyección, pues podemos fácilmente averiarla.

Precauciones :


10.- ¿Cuáles son las unidades de medida de resistencia, voltaje intensidad de corriente?. Indique los múltiplos submúltiplos, usados comúnmente para cada unidad respec tiva. .

Unidad de media de las resistencias es el ohmio(Ω). Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm (1789-1854), autor de la Ley de Ohm. Múltiplos del Sistema Internacional para ohmio (Ω) Submúltiplos Valor Símbolo

Nombre

Múltiplos Valor Símbolo

Nombre

10

−1

Ω

dΩ

deciohmio

10 Ω

1

daΩ

decaohmio

10

−2

Ω

cΩ

centiohmio

10 Ω

2

hΩ

hectoohmio

10

−3

Ω

mΩ

miliohmio

10 Ω

3

kΩ

kiloohmio

10

−6

Ω

µΩ

microohmio

10 Ω

6

MΩ

megaohmio

10

−9

Ω

nΩ

nanoohmio

10 Ω

9

GΩ

gigaohmio

−12

Ω

pΩ

picoohmio

10

12

Ω

TΩ

teraohmio

−15

Ω

fΩ

femtoohmio

10

15

Ω

PΩ

petaohmio

−18

Ω

aΩ

attoohmio

10

18

Ω

EΩ

exaohmio

−21

Ω

zΩ

zeptoohmio

10

21

Ω

ZΩ

zettaohmio

−24

Ω

yΩ

yoctoohmio

10

24

Ω

YΩ

yottaohmio

10 10 10 10 10

Prefijos comunes de unidades están en negrita. Unidad de medida del voltaje es el voltio(V),

Recibe su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la pr imera bateríaquímica Múltiplos del Sistema Internacional para voltio (V) Submúltiplos

Múltiplos

Valor

Símbolo

Nombre

Valor Símbolo

10

−1

V

dV

decivoltio

10 V

1

daV

decavoltio

10

−2

V

cV

centivoltio

10 V

2

hV

hectovoltio

10 V

−3

mV

milivoltio

10 V

3

kV

kilovoltio

10 V

−6

µV

microvoltio

10 V

6

MV

megavoltio

10 V

−9

nV

nanovoltio

10 V

9

GV

gigavoltio

10

−12

V

pV

picovoltio

12

V

TV

teravoltio

10

−15

V

fV

femtovoltio

10 V

PV

petavoltio

10

−18

V

aV

attovoltio

10

18

V

EV

exavoltio

10

−21

V

zV

zeptovoltio

10

21

V

ZV

zettavoltio

10

−24

V

yV

yoctovoltio

10

24

V

YV

yottavoltio

10

15

Nombre

Cuestionarios previos laboratorio_cicuitos_electrico I ………Anthony_20110833 Prefijos comunes de unidades están en negrita.

Unidad de medida del intensidad de corriente es el amperio(A).

fue nombrado en honor al matemático y físico francés André-Marie Ampère. Múltiplos del Sistema Internacional para amperio (A) Submúltiplos Valor Símbolo

Nombre

Múltiplos Valor Símbolo

Nombre

10

−1

A

dA

deciamperio

10 A

1

daA

decaamperio

10

−2

A

cA

centiamperio

10 A

2

hA

hectoamperio

10 A

−3

mA

miliamperio

10 A

3

kA

kiloamperio

10 A

−6

µA

microamperio

10 A

6

MA

megaamperio

10 A

−9

nA

nanoamperio

10 A

9

GA

gigaamperio

−12

A

pA

picoamperio

10

12

A

TA

teraamperio

−15

A

fA

femtoamperio

10

15

A

PA

petaamperio

−18

A

aA

attoamperio

10

18

A

EA

exaamperio

−21

A

zA

zeptoamperio

10

21

A

ZA

zettaamperio

−24

A

yA

yoctoamperio

10

24

A

YA

yottaamperio

10 10 10 10 10

Prefijos comunes de unidades están en negrita.

11.- Para el circuito siguiente, obte nga los alores de los voltajes y corrientes de todos los elementos del circuito; cuando V=12 voltios y se realizan las combinaciones siguientes :

i. ii. iii. iv. v.

R1=1MΩ - R2=220kΩ R1=1kΩ - R2=10kΩ R1=560Ω - R2=330Ω R1=1.5kΩ - R2=820kΩ R1=4.7kΩ - R2=680kΩ

USAMOS LA LEY DE OHM


i.

R1=1MΩ - R2=220kΩ

ii.

R1=1kΩ - R2=10kΩ

iii.

R1=560Ω - R2=330Ω

iv.

R1=1.5kΩ - R2=820kΩ

v.

R1=4.7kΩ - R2=680kΩ


Cuestionario Previo # 3 1.- Describa como es el flujo convencional de corriente eléctrica. ¿Cómo es el flujo electrónico?. La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica. En un conductor sólido son los electrones los que transportan la carga por el circuito. Esto se debe a que los electrones pueden moverse libremente por toda la red atómica. En los fluidos, el flujo de carga eléctrica puede deberse tanto a los electrones como a iones positivos y negativos. Hay que advertir que la carga total de un cable que transporta una corriente es cero. (El número de electrones del cable es igual al número de protones de todos los núcleos atómicos). Aunque los electrones son los portadores de carga móviles, responsables de lacorriente eléctrica en los conductores tales como los cables, se ha establecido la convención de tomar la dirección de la corriente eléctrica, como si las que se movieran fueran las cargas positivas. Algunos textos, invierten esta convención y toma la corriente eléctrica como la dirección del movimiento de electrones, y esto es obviamente una dirección física mas realista, pero la gran mayoría de referencias toma la dirección de corriente convencional . Flujo electrónico :Es la medida del número de líneas de campo que atraviesan cierta superficie. Cuando la superficie que está siendo atravesada encierra alguna carga neta, el número total de líneas que pasan a través de tal superficie es proporcional a la carga neta que está en el interior de ella. El número de líneas que se cuenten es independiente de la forma de la superficie que encierre a la carga.

2.- Defina la ley de voltajes de Kirchoff(LKV). Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff se define de la siguiente manera. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

3.-¿Que significa el termino continuidad dentro de los parámetros de un multimetro?. La prueba de continuidad se usa para controlar un circuito que ha sido abierto por la rotura de un cable o cable aislado, o causada por un componente que se ha desconectado. La misma prueba también puede confirmar si hay continuidad entre componentes que se supone que no deben estar conectados. Cuando esto ocurre, se conoce como “corto circuito”. Esta prueba también puede usarse para controlar circuitos que se sospecha tienen alta resistencia.


4.- ¿Cómo se representa una condición de muy alta resistencia en un multimetro?. Para representar una condición de alta resistencia en un multimetro es cuando medido dicha resistencia tomando el rango mas alto de la función del ohmímetro y este no te marca nada nos indica que supera el rango establecido en el ohmímetro lo cual indica que la resistencia tiene un valor alto.

5.- Indique como es la intensidad de corriente en un circuito en serie. Haga un ejemplo. En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último.

Ejemplo : Si tenemos R1=100Ω R2=220Ω Batería de 9v voltios. -

Observamos que la intensidad de corriente que paso por el circuito es la misma en cada resistencia I = 28.12mA

6.- ¿Cuántas trayectorias tiene la corriente en un circuito en serie? Haga un ejemplo. La única trayectoria que sigue un circuito en serie es de un solo sentido de (-) a (+).

Ejemplo :


7.-¿Qué es una condición de cortocircuito? Y ¿Qué es una condición de circuito abierto?. ¿Qué condiciones se cumplen, respecto a su resistencia, flujo de corriente y caída de voltaje, cuando se presenta un cortocircuito y un circuito abierto? Haga un ejemplo. En un circuito cerrado el voltaje, corriente eléctrica y la resistencia deben tener valores debidamente controlados para un buen funcionamiento del sistema. Una condición de cortocircuito queda determinada al eliminarse, desde el punto de vista práctico, la resistencia de consumo del circuito. Según la ley de Ohm Por tanto, si la resistencia se disminuye aproximadamente a cero la intensidad de la corriente tiende a infinito. Esta situación se da, por ejemplo, al caer una barra de metal sobre los conductores y formar un puente. En este caso se dice que han quedado "puenteados" el vivo o fase y el neutro del circuito, oponiendo este una resistencia prácticamente igual a 0 al paso de corriente eléctrica. Un circuito abierto es un circuito en el cual no circula la corriente eléctrica por estar éste interrumpido o no comunicado por medio de un conductor eléctrico. El circuito al no estar cerrado no puede tener un flujo de energía que permita a una carga o receptor de energía aprovechar el paso de la corriente eléctrica y poder cumplir un determinado trabajo. El circuito abierto puede ser representado por una resistencia eléctrica o impedancia infinitamente grande.Es cuando la trayectoria de la corriente tienen alguna interrupción , hay una diferencia de potencial pero no hay corriente.

8.- Indique de que manera o maneras se podría detecta un circuito abierto?. Utilizando el ohmímetro en las medidas de mayor a menor rango conectando a los extremos de línea de conductor; si el ohmímetro no marca ningún valor de resistencia, nos indica que el circuito esta abierto pues al medir siempre debe marca alguna resistencia.

9.-Indique de que manera o maneras se podría detecta una condición de cortocircuito?. Utilizando el ohmímetro en las medidas de mayor a menor rango conectando a los extremos de un elemento nos marca 0 o continuidad esta en cortocircuito.


10.- En los circuitos de la placa prototipos siguientes, tienen errores; encuéntrelos y corríjalos.

Encontramos el error del circuito los cual nos indica que circuito provocaría un cortocircuito. Corregido el circuito seria:

Encontramos el error del circuito los cual nos indica que circuito la resistencia esta libre ósea el circuito esta abierto. Corregido el circuito seria:


CUESTIONARIO PREVIO # 4 1.- Define la ley de corrientes de Kirchoff(LCK). La ley de corriente eléctrica de Gustav Kirchoff establece que la suma de las corrientes que entran a un punto en particular deben ser 0. Matemáticamente, esta dada por:

Advierta que la corriente positiva sale de un punto, y la que entra a un punto es considerada negativa. Como Referencia, esta ley es llamada algunas veces Primera ley de Kirchoff, Regla de nodos de Kirchoff, Regla de Unión de Kirchoff.

2.- Dibuje un circuito en paralelo con los siguientes elementos de circuito: Fuente de tensión de 15 V; resistores R1= 10 kΩ; R2= 47 kΩ; R3= 2,2 kΩ; R4= 6,8 kΩ; R5= 33 kΩ; R6= 15 kΩ. Asimismo, realice un esquema del armado en protoboard (placa de prototipos) del circuito en paralelo, utilizando todos loselementos de circuito y conectoresnecesarios. (utilice el esquema de protoboard de la figura (a) ).


3.- Indique cómo es la intensidad de corriente en un circuito en paralelo? Considere en circuito anterior. La corriente seria diferente para cada resistencia, pues la corriente fluye con mayor intensidad en una resistencia menor valor en cambio en las resistencias de mayor valor fluye menos corriente.

4.- Cuántas trayectorias tiene la corriente en un circuito en paralelo? Considere en circuito anterior. La cantidad de trayectorias dependería de la cantidad de resistencias que haya en un circuito en paralelo en este caso seria seis trayectorias la corriente.


5.- Indique como es la resistencia total de un circuito en paralelo? Considere en circuito anterior. La resistencias total en un circuito en paralelo seria la suma inversa de de las resistencias en cuestión; ya que la resistencia total de circuito debe salir una valor menor al de la resistencia mas baja que exista en el circuito.

6.- Como es el voltaje en cada rama de un circuito en paralelo? Considere en circuito anterior El voltaje de cada resistencia en un circuito en paralelo es la misma que de la fuente alimentación en este caso seria :

V1=V2=V3=V4=V5=V6= 15v


7.- La fuente de alimentación proporciona mayor corriente cuando hay mayor o menor número de ramas enparalelo?. Demuestre su afirmación. -

Cuando mayor numero de ramas la fuente de alimentación proporciona mayor corriente al circuito. Ejm:

Itotal= 2.5A I7 = 1A

I8 = 0.05A

I9 = 1A

Si colocamos otra resistencia de R10= 100Ω.

Itotal= 3.5A

I7 = 1A

I8 = 0.05A

I9 = 1A

I10 = 1A

Por consiguiente se demuestra el primer enunciado.

8.- Describa el funcionamiento de las fuentes de alimentación de corriente continua, (disponibles en el Laboratorio de Electrónica), explicando el uso de cada uno de sus controles externos. Presentamos dos fuentes de alimentación tipo y cual puede ser su modo de operación de una forma genérica. A partir de estas podemos obtener una base sobre el manejo de las distintas fuentes de alimentación. Voltímetro: En este display leemos la tensión entregada por la fuente para cada uno de los dos canales (S1 o S2 según esté pulsado el selector de canal). 2. Selector de funciones: Por medio de este selector elegimos el modo de funcionamiento de la fuente: independiente, simétrico, serie y paralelo. 3. Selector de canal: Con la función independiente disponemos de dos fuentes en las que podemos regular la tensión e intensidad por cada una de ellas. Cuestionarios previos laboratorio_cicuitos_electrico I ………Anthony_20110833

4.-5. Ajuste de tensión: Por medio de los controles grueso y fino (los de la izquierda para S1, fuente 1, y los de la derecha para S2, fuente 2) regulamos la tensión de salida que aparecerá constantemente en el voltímetro (display). 6. Ajuste de la intensidad límite: Cortocircuitando la salida de la fuente a usar, regulamos la corriente máxima por medio de este control (el de la izquierda para S1 y el de la derecha para S2). El amperímetro (display) indicará constantemente el valor de la corriente de salida. 7. Salidas. 8. Masa de canal 1. 9.-10. Salida de +5 V, -5 V: Aquí disponemos de una salida de 5 V, 2 A independiente de los demás controles para la aplicación principalmente en montajes digitales con tecnología TTL.

11. Masa de canal 2. 12. Amperímetro: En este display leemos la intensidad entregada por la fuente para cada uno de los canales (S1 o S2 según esté pulsado el selector de canal). En términos generales, con esta fuente se seguirá el mismo procedimiento que con la anterior, sin embargo podemos comentar diversas peculiaridades: Disponemos de salidas simétricas que van de 0 a +/- 15 V, y una regulación de intensidad de 0 a 2 A. La existencia de dos canales, CH1 y CH2, nos permite seleccionar el tipo de fuente que vayamos a utilizar, pues estos canales están conectados internamente entre sí, pero con polaridad inversa, de tal forma que cualquier tensión positiva o negativa seleccionada previamente puede cambiar de polaridad a través del interruptor 4 (selector de canal). Para una correcta obtención de tensión actuaremos sobre los ajustes grueso y fino de la tensión de salida y sobre los terminales de salida. Dependiendo de la salida que deseemos obtener así será la conexión de estos terminales: para una salida simétrica se actua sobre los conectores +15 V y -15 V; para una salida negativa lo haremos sobre el común (COM) y -15 V, etc.. Entre el terminal +15 y 15, sin usar el común, podemos obtener hasta 30 V. La regulación de intensidad límite se hace igual que en el caso de la fue nte anterior.


Cuestionario Previo # 5 1. Defina el principio de superposición. El principio de superposición o teorema de superposición es un resultado matemático que permite descomponer un problema lineal en dos o más sub problemas más sencillos, de tal manera que el problema original se obtiene como "superposición" o "suma" de estos sub problemas más sencillos.

2. Describa los pasos que deben seguirse para encontrar los valores de corrientes, voltajes y potencias en cada elemento de un circuito cuando se aplicasuperposición. Teorema de superposición en electrónica En el teorema de superposición en teoría de circuitos se establece que la tensión entre dos nodos de un circuito o la corriente que atraviesa una rama es igual a la suma de las tensiones o de las corrientes producidas por cada uno de los generadores de tensión y de los generadores de corriente del circuito. En cada uno de los cálculos parciales, se conserva uno solo de los generadores y se remplazan los otros generadores de tensión por cortocircuitos y los otros generadores de corriente por circuitos abiertos.

3. En el circuito mostrado en la figura, determine las corrientes parciales, los voltajes parciales y las potencias parciales en cada elemento de circuito, considerando sólo a la fuente de alimentación V1.

Por el método de Maxwell

I2

5- 5500I1+2200 I2+3300 I3 = 0 0 - 4020I2+2200 I1+820 I3 = 0 0 - 4120I3+3300 I1+820 I2 = 0 -3

I1

-3

I1 = 6,75x10 AI2 = 5x10 A -3 I3 = 6,40x10 A

I3

La corriente y voltaje de las resistencias : -3

I1000 = 5x10 A Potencia de las resistencias : -3

P1000 = 25x10 w -3

P820 = 1,61x10 w

V1000 = 5v

-3

I2200 = 1,75x10 A -3

P2200 = 6.74x10 w -3

P3300 = 0,4060x10 w

-3

I820 = 1,40x10 A -3

I3300 = -0,35x10 A


V2200 = 3,85v V820 = 1,15v V3300 = -1,16v

4. En el circuito mostrado en la figura, determine las corrientes parciales, los voltajes parciales y las potencias parciales en cada elemento de circuito, considerando sólo a la fuente de alimentación V2. Por el método de Maxwell 0 - 5500I´1 + 2200 I´2 + 3300 I´3 = 0 0 - 4020I´2 + 2200 I´1 + 820 I´3 = 0 10 - 4120I´3 + 3300 I´1 + 820 I´2 = 0

I´2

I´1 = 0,0128AI´2 =0,01AI´3 =0,01467A La corriente y voltaje de las resistencias :

I´1

I´3

-3

I1000 = 10x10 A

V1000 = 10v

-3

I2200 = 2,80x10 A

P1000 = 100x10 w

-3

P2200 = 17.25x10 w

-3

-3

V820 = 3,83v

-3

V3300 = 6,17v

I820 = 4,67x10 A

Potencia de las resistencias : -3

V2200 = 6,16v

I3300 =1,87x10 A

-3

P820 = 17,89x10 w P3300 = 11,54x10 w

5. Con los datos obtenidos en los pasos anteriores, determine las corrientes, voltajes y potencias totales en cada elemento de circuito.

Las corrientes, voltajes y potenciastotales de cada resistencia : -3

(I1000 )t =15x10 A

-3

(V1000)t = 15v

(P1000 )t = 225x10

(V2200)t = 10,01v

(P2200 )t =45,54x10

-3

(V820)t = 4,98v

(P820)t = 30,22x10

-3

(V3300)t = 5,02v

(P3300 )t =7.63x10 A

-3

(I2200 )t = 4,55x10 A (I820)t = 6,07x10 A (I3300 )t =1,52x10 A

-3

-3


-3

6. Determine las corrientes, voltajes y potencias totales, en cada elemento de circuito; aplicando el método de corrientes de mallas y el método de voltajes de nodo. Por el método de Maxwell 5 - 5500I1 + 2200 I2 + 3300 I3 = 0 0 - 4020I2 + 2200 I1 + 820 I3 = 0 10 - 4120I3 + 3300 I1 + 820 I2 = 0

I2

I1 = 0,01955AI2 =0,015AI3 =0,02107A La corriente y voltaje de las resistencias :

I1

I3

-3

I1000 = 15x10 A -3

I2200 = 4.55x10 A -3

I820 =6,07x10 A Potencia de las resistencias : -3

P1000 = 225x10 w -3

-3

I3300 =1,52x10 A

V1000 = 15v V2200 = 10,01v V820 = 4,98v V3300 = 5,02v

-3

P2200 = 45,54x10 w -3

P820 = 30,22x10 w P3300 = 7,63x10 w

Por el método de Nodos (V- 5)/2200 + V/3300 + (V+10)/820 = 0 535V = -2685 V = -5,0186v

V La corriente y voltaje de las resistencias : -3

V1000 = 15v

I1000 = 15x10 A

V2200 = 10,01v

I2200 =4.55x10 A

V820 = 4,98v

I820 = 6,07x10 A

V3300 = 5,02v

I3300 =1,52x10 A


-3

-3

-3

CUESTIONARIO PREVIO # 6 1. Explique cuál es el fundamento usado para poder reemplazar un circuito resistivo en estrella por uno en triángulo y viceversa. Transformación Estrella-Triángulo Una red eléctrica de impedancias con más de dos terminales no puede reducirse a un circuito equivalente de una sola impedancia. Una red den terminales puede, como máximo, reducirse a “n” impedancias. Para una red de tres terminales, las tres impedancias pueden expresarse como un red delta (Δ) de tres nodos o una red estrella (Y) de cuatro nodos. Estas dos redes son equivalentes y las transformaciones de cada una de ellas son expresadas más abajo. Una red general con un número arbitrario de terminales no puede reducirse al mínimo número de impedancias usando solamente combinaciones en serie o en paralelo. En general, se deben usar las transformaciones Y- Δ y Δ-Y. Puede demostrarse que esto bastará para encontrar la red más simplificada para cualquier red arbitraria con aplicaciones sucesivas en serie, paralelo, Y- Δ y Δ-Y. No se requieren transformaciones más complejas. 2. Hallar las ecuaciones correspondientes a la conversión de circuitos estrella-triángulo y triángulo estrella. Ecuaciones para la transformación Delta-Estrella. Ecuaciones para la transformación EstrellaDelta.


3. Para el circuito mostrado en la figura, determine cuál será la resistencia equivalente que mira la fuente de alimentación, la corriente que absorbe este circuito y la potencia que entrega la fuente de alimentación. Método de Maxwell 12 – 22.5K I 1 + 7.5K I 2 + 15K I 3 = 0 0 – 20.8K I 2 + 7.5K I 1 + 10K I 3 = 0 0 – 26K I3 + 15K I1 + 10K I 2 = 0

I2 b

a

I1

I3

I1 = 3.47mA I2 = 2.71mA I3 = 3.04mA

La corriente que pasa por la batería de 12v es: I = I1 = 3.47mA

c La potencia entregada por la batería es : P = IV P = (3.47x10-3)(12) P = 0.04164w P = 41.64mW

La resistencia equivalente es : R e = V/ I R e = 12 / 3.47x10

-3

R e = 3458.21Ω

4. Calcule las tensiones entre los extremos de circuito en estrella (Vab, Vbc, Vac); la corriente y el voltaje en la resistencia de carga (RL= 1kΩ).

Hallando los voltajes : Vab = I2 R4 -3 Vab = (2.71x10 )(3300) Vab = 8.943v V bc = I3 R5 -3 V bc = (3.04x10 )(1000) Vbc = 3.04v Vac = I1 R e -3 Vac = (3.47x10 )(3458.21) Vac = 11.99v

Las corrientes son : Iab = I2 Iab = 2.71mA I bc = I1 Ibc = 3.47mA Iac = I3 Iac = 3.04mA

El voltaje de la Resistencia de carga es :

Vbc = 3.04v


5. En la figura, calcule el circuito equivalente en triángulo del circuito resistivo en estrella. Luego reemplace el circuito equivalente en el circuito original y determine cuál será la resistencia equivalente que mira la fuente de alimentación, la corriente que absorbe este circuito y la potencia que entrega la fuente de alimentación.

R ac = ((7.5K)(10K) + (10K)(15K) + (15K)(7.5K))/(10K) R ac = 33.75K R ab = ((7.5K)(10K) + (10K)(15K) + (15K)(7.5K))/(15K) R ab = 22.5K R bc = ((7.5K)(10K) + (10K)(15K) + (15K)(7.5K))/(7.5K) R bc = 45K

b

a

c

b

a

Cuestionarios previos laboratorio_cicuitos_electrico I ………Anthony_20110833 c

Método de Nodos V1 = 12 (V2 -12) / 22.5K + V 2 / 45K + V2 / 1K + (V 2 – 12) / 3.3K = 0 266V2 / 165 = 688 / 165

a

V1

V2

R ab

V2 = 3.04v

La corriente que pasa por la batería de 12v es :

R ac

I = (V1/R ac) + (V2/R bc) + (V2/RL) I = (12/33.75K) + (3.04/45K) + (3.04/1K) I = 3.46mA

La Resistencia equivalente es : R e = V1/ I R e = 12 / 3.46x10 -3 R e = 3468.21Ω

R bc

c La potencia entregada por la batería es : P = IV P = (3.46x10-3)(12) P = 0.04152w P = 41.52mW

6. Calcule las tensiones entre los extremos de circuito en triángulo (Vab, Vbc, Vac); la corriente y el voltaje en la resistencia de carga (RL= 1kΩ).

Hallando los voltajes :

Las corrientes son :

Vab = V1 – V2 Vab = (12)(3.04) Vab = 8.96v

Iab = (V1 – V2)/R ab Iab = (12 – 3.04)/22.5K Iab = 3.98µA

V bc = V2 Vbc = 3.04v

I bc = V2/R bc I bc = 3.04/45K Ibc = 67.55µA

Vac = V1 Vac = 12v El voltaje de la Resistencia de carga es :

Iac = V1/R ac Iac = 12 /33.75K Iac = 355.55µA

Vbc = 3.04v


b

CUESTIONARIO PREVIO # 07

1. Enuncie el Teorema de Thévenin y dibuje el circuito equivalente. En la teoría de circuitos eléctricos, el teorema de Thévenin establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia, de forma que al conectar un elemento entre los dos terminales A y B, la tensión que cae en él y la intensidad que lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente.

2. Enuncie el Teorema de Norton y dibuje el circuito equivalente. En la teoría de circuitos eléctricos, el teorema de Norton, establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por una fuente equivalente de intensidad en paralelo con una impedancia equivalente. Al sustituir un generador de corriente por uno de tensión, el borne positivo del generador de tensión deberá coincidir con el borne positivo del generador de corriente y viceversa.

3. Cuales son los procedimientos que se siguen para hallar la resistencia equivalente de Thévenin RTH.

RTH: Resistencia Thévenin, la cual esta bajo ciertas condiciones para encontrar de tres maneras diferentes: a) Por Corriente de Corto-Circuito: Se cortocircuita los terminales “a - b” y se calcula I sc del terminal “a” hacia “b” luego R th se calcula aplicando Ley de Ohm:


b) Por Fuente Externa: Se eliminan todas las fuentes independientes que existan en la red a analizar. Se aplica una fuente independiente de voltaje (Vs) o de corriente (Is) y se calcula la corriente (Is) o el voltaje (Vs) respectivamente que se desarrolla en dicha fuente (o terminales “a, b”):

c) Por Resistencia Equivalente: Si en la red a analizar no hay fuentes dependientes de voltaje o corriente. Se eliminan todas las fuentes independientes que existan y se calcula la resistencia equivalente “desde” los terminales de interés: “a - b”.

4. Cómo es el procedimiento que se debe seguir para hallar la fuente de voltaje equivalente de Thévenin V TH.

RTH: también V OC o Vab se denomina Voltaje Thévenin o Voltaje a circuito abierto en los terminales de interés: (a, b) Para calcular V th se calcula el voltaje a circuito abierto que se desarrolla en los terminales “a” (+) y “b” (-) de interés.

5. Cómo se halla la resistencia equivalente de Norton R N.

La resistencia en Norton R N es la misma resistencia de Thévenin del circuito R TH.

6. Cómo se halla la fuente equivalente de corriente de Norton I N.

IN: Denominada Corriente Norton o Corriente de Cortocircuito en los terminales de interés: desde “a” hacia “b” es la misma que la corriente en Thévenin.


7. Para el siguiente circuito, encuentre el circuito equivalente de Thévenin y Norton, entre los puntos A-B, donde se colocará la carga Ro A-B. Calcular la corriente para Ro A-B = 100Ω,10000Ω, 10Ω y 5600Ω.

V2

VA

Donde Va = 10.035 =Vth el voltaje de Thevenin. La resistencia de Thevenin se calcula Observando que: Rth = ((2.2k/3.3K)+820)/1k Rth = 681.5286624 Rth = 682 Ω. Corriente de Norton: Vth/Rth=14.71 mA


8. Cuál es la utilidad de los teoremas de Thévenin y Norton?.

Imaginémonos que tenemos que analizar el funcionamiento de un circuito complejo por el motivo que sea. Thévenin le puede simplificar la tarea ya que permite que una parte de dicho circuito (parte que puede ser muy grande) se pueda sustituir por un generador con su resistencia interna. o quizás está diseñando un circuito y desea estudiar su comportamiento ante determinadas circunstancias. También Thévenin puede ser de utilidad en este caso. También Norton tiene la misma utilidad pero esta vez usaremos la fuente de corriente para resolver nuestro circuito equivalente. 9. Que relación encuentra entre los teoremas de Thévenin y Norton.

Los teoremas de Thévenin y Norton son resultados muy útiles de la teoría de circuitos. El primer teorema establece que una fuente de tensión real puede ser modelada por una fuente de tensión ideal (sin resistencia interna) y una impedancia o resistencia en serie con ella. Similarmente, el teorema de Norton establece que cualquier fuente puede ser modelada por medio de una fuente de corriente y una impedancia en paralelo con ella. 10. Se puede pasar de un circuito equivalente de Thévenin a uno de Norton y viceversa ¿Cómo?.

Si se puede : obteniendo los valores de la fuente de corriente y de la resistencia, cuando se tienen los datos del equivalente de Thévenin, se utilizan las siguientes fórmulas: Fuente de corriente: Resistencia: Es posible obtener los datos del equivalente de Thévenin cuando se tienen los datos del equivalente de Norton, utilizando las siguientes fórmulas. Fuente de tensión: Resistencia:


11. Haga un esquema del armado, en el protoboard (placa de prototipos), del circuito que aparece en el lado derecho.


CUESTIONARIO PREVIO # 08 1. Defina que es una Impedancia?. Para circuitos DC se considera igual a la resistencia que la impedancia? Se denomina Impedancia Característica a la relación entre el voltaje aplicado y la corriente alterna circulante, en un punto cualquiera de una línea de transmisión considerada infinitamente larga. Tal como su nombre lo indica, Impedancia es el conjunto de parámetros que se opone al paso de una señal alterna. La impedancia característica se determina, por medio de los cuatro parámetros primarios, de la línea de transmisión (Resistencia, Capacitancia, Inductancia y Conductancia) y se expresa de la siguiente forma: Formula Nº1 Donde: Zo = Impedancia característica de la línea expresada en W. R = Resistencia de loop de la línea expresada en W. C = Capacidad de la línea expresada en Faradios. L = Inductancia de la línea expresada en henrios. W=2pxf f = Frecuencia expresada en hertz j = Factor imaginario para circuito DC si se considera que la resistencia sea igual a la impedancia. 2. Defina que es la resistencia interna (Impedancia) de una fuente de energía. Las fuentes de tensión, sean estas baterías, generadores, etc. no son ideales (perfectas). Una fuente de tensión real está compuesta de una fuente de tensión ideal en serie con una resistencia (llamada resistencia interna). Esta resistencia interna, no existe en la realidad de manera de que nosotros la podamos ver. Es una resistencia deducida por el comportamiento de las fuentes de tensión reales. 3.

Como se pude determinar la resistencia interna de una fuente de alimentación?

La resistencia interna de una fuente de voltaje limita la corriente máxima que esta puede entregar al existir un corto circuito entre sus dos terminales. Esta resistencia interna esta dada por el circuito interno de la fuente de poder (ya sea una batería, un generador, etc). Para determinar la resistencia interna solo tenemos saber cuanta corriente circula por la fuente de alimentación y aplicamos la ley de ohm para hallar la resistencia interna de dicha fuente. También podemos determinar la resistencia interna de cualquier fuente de alimentación real, podemos hacerlo mediante la medida de la tensión en circuito abierto VCA y la corriente de cortocircuito I CC , de forma que:


4. Indique a que se le considera una Impedancia de salida y que una Impedancia de entrada. Si se tiene un instrumento eléctrico y se hace una conexión con sus terminales de entrada o de salida, el instrumento presentara alguna impedancia característica visto desde estas terminales. Por conveniencia de análisis, siempre se puede reemplazar al instrumento, por esa impedancia (y con una fuente adecuada de voltaje, sí el instrumento contiene elementos activos, al igual que elementos pasivos). Si el instrumento es de medición, (como un medidor o un osciloscopio), la relación del voltaje entre sus terminales de entrada a la corriente que pasa a ellas, se llama la impedancia de entrada del instrumento. Zent=Vent Ient Esta impedancia de entrada se puede medir si se conecta una fuente de voltaje entre las terminales de entrada y se mide la corriente que pasa a través del instrumento a un determinado de voltaje.

Se define la impedancia de salida de un dispositivo como: Zsal = Vsal Isal En la mayor parte de los casos será de interés en la impedancia de salida de dispositivos o instrumentos que contengan elementos activos y por lo mismo sirvan como fuentes de señal en los sistemas de medición (los instrumentos y dispositivos como fuentes de poder, osciladores, baterías amplificadores y transductores activos se ajustan a esta categoría). Para esas fuentes el Vsal es el voltaje que aparece entre las terminales de salida con circuito abierto del dispositivo. Isal es la corriente calculada que pasaría si las terminales de salida fueran puestas en cortocircuito las terminales de salida. (Si se trata de medir a Isal de este modo se puede quemar la fuente.) 5. Analice y demuestre para que condiciones se transfiere una máxima corriente, desde una fuente de energía hasta una carga dada (RL). Haga un ejemplo. Para hallar la corriente máxima así como el voltaje máximo se va ha usar el principio de superposición lo cual nos dice que: La respuesta de un circuito lineal que posee varias fuentes de excitación, es la suma de las respuestas a cada una de las fuentes de excitación actuando por separado; se sustituyen las otras fuentes de tensión por un cortocircuito. Así la corriente resultante es la suma de las corrientes parciales, y la tensión resultante es la suma de las tensiones individuales, pero no así la potencia ya que la relación con la corriente es cuadrática, no pudiendo aplicarse este teorema para determinar la potencia El ejemplo en la siguiente pregunta. 6. Analice y demuestre para que condiciones se transfiere un máximo voltaje, desde una fuente de energía hasta una carga dada (RL). Haga un ejemplo. Aplicando el principio de superposición: Tenemos el circuito:


Entonces para hallar el voltaje máximo se sumaran los voltajes obtenidos:

7. Analice y demuestre para que condiciones se transfiere una máxima potencia, desde una fuente de energía hasta una carga dada (RL). Haga un ejemplo. Las fuentes de voltaje reales tienen el siguiente circuito equivalente:

dondeV = I x Ri + VL Si el valor de Ri (resistencia interna en las fuentes de alimentación) es alto, en la carga aparecerá solamente una pequeña parte del voltaje debido a la caída que hay en la resistencia interna de la fuente. Si la caída en la resistencia interna es pequeña (el caso de las fuentes de tensión nuevas con Ri pequeña) casi todo el voltaje aparece en la carga.


¿Cuál es la potencia que se entrega a la carga? Si en el circuito anterior Ri = 8 Ohmios, RL = 8 Ohmios y V = 24 Voltios I = V / Ri + RL = 24 / 16 = 1.5 amperios. Esto significa que la tensión en RL es: VRL = I x R = 1.5 x 8 = 12 Voltios. Este dato nos dice que cuando la resistencia interna y RL son iguales solo la mitad de la tensión original aparece el la carga (RL). La potencia en RL será: P = I2 x RL = 1.52 x 8 = 18 Watts (vatios), lo que significa que en la resistencia interna se pierde la misma potencia. Si ahora se aumenta y disminuye el valor de la resistencia de carga y se realizan los mismos cálculos anteriores para averiguar la potencia entregada a la carga se puede ver que esta siempre es menor a los 18 Watts que se obtienen cuando RL = Ri (recordar que Ri siempre es igual a 8 ohmios). Si RL = 4 ohmios I = V / Ri + RL = 24 / 12 = 2 amperios P = I2 x RL = 22 x 4 = 16 Watts Si RL = 12 ohmios I = V / Ri + RL = 24 / 20 = 1.2 amperios P = I2 x RL = 1.22 x 12 = 17.28 Watts. Así se se concluye que el teorema de máxima entrega de potencia dice: "La potencia máxima será desarrollada en la carga cuando la resistencia de carga RL sea igual a la resistencia interna de la fuente Ri" Cuando es importante obtener la máxima transferencia de potencia, la resistencia de carga debe adaptarse a la resistencia interna de la fuente de voltaje. 8. Determine el valor del rendimiento de potencia entregado a una carga y determine las condiciones para conseguir un rendimiento máximo. El teorema fue originalmente malinterpretado (notablemente por Joule) para sugerir que un sistema que consiste de un motor eléctrico comandado por una batería no podría superar el 50% de eficiencia pues, cuando las impedancias estuviesen adaptadas, la potencia perdida como calor en la batería sería siempre igual a la potencia entregada al motor. En 1880, Edison (o su colega Francis Robbins Upton) muestra que esta suposición es falsa, al darse cuenta que la máxima eficiencia no es lo mismo que transferencia de máxima potencia. Para alcanzar la máxima eficiencia, la resistencia de la fuente (sea una batería o un dínamo) debería hacerse lo más pequeña posible. Bajo la luz de este nuevo concepto, obtuvieron una eficiencia cercana al 90% y probaron que el motor eléctrico era una alternativa práctica al motor térmico. En esas condiciones la potencia disipada en la carga es máxima y es igual a: La condición de transferencia de máxima potencia no resulta en eficiencia máxima. Si definimos la eficiencia como la relación entre la potencia disipada por la carga y la potencia generada por la fuente, se calcula inmediatamente del circuito de arriba que


La eficiencia cuando hay adaptación es de solo 50%. Para tener eficiencia máxima, la resistencia de la carga debe ser infinitamente más grande que la resistencia del generador. Por supuesto en ese caso la potencia transferida tiende a cero. Cuando la resistencia de la carga es muy pequeña comparada a la resistencia del generador, tanto la eficiencia como la potencia transferida tienden a cero. En la curva de la derecha hemos representado la potencia transferida relativa a la máxima posible (cuando hay adaptación) con respecto al cociente entre la resistencia de carga y la del generador. Se supone que las reactancias están compensadas completamente. Nótese que el máximo de la curva no es crítico. Cuando las dos resistencias están desadaptadas de un factor 2, la potencia transferida es aún 89% del máximo posible. Cuando la impedancia de la fuente es una resistencia pura (sin parte reactiva), la adaptación se hace con una resistencia y es válida para todas las frecuencias. En cambio, cuando la impedancia de la fuente tiene una parte reactiva, la adaptación solo se puede hacer a una sola frecuencia. Si la parte reactiva es grande (comparada a la parte resistiva), la adaptación será muy sensible a la frecuencia, lo que puede ser un inconveniente. 9. Haga un análisis del circuito de la figura siguiente, para determinar cuál será la máxima potencia y el máximo rendimiento.

V

Vth

Hallamos el voltaje de Thevenin :

Vth = 10.035v V = 8.833v


I1

I3

I2

Isc

Para hallar la resistencia de Thevenin: 0- 4020I1+2200I2+820I3 = 0 11,5-5500I2+2200I1+3300I3 = 0 0-4120I3+820I1+3300I2 = 0 I1 = 0.0115A I2 = 0.0155A I3 = 0.0147A I3= Isc Rth = (Vth/Isc) Rth = (10.035/0.0147) Rth = 682.65Ω

Vo= 5,0175

Máxima Potencia

= 682,65Ω

Máximo Rendimiento


Cuestionario Previo # 09 1. Qué es un Circuito Integrado? Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.

2. Defina a un Amplificador Operacional y describa sus principales características de funcionamiento. El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene la capacidad de manejo de señal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante, tiene además limites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 10 5 equivalentes a 100dB. El amplificador operacional (AO) es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de referencia que se considere). Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre. El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

3. Que es una fuente de alimentación simétrica?. Como realizaría la conexión de alimentación de CC a un circuito integrado operacional? Esta es una fuente de voltaje ideal para alimentar una infinidad de circuitos, pensada especialmente en aquellos a los que les gusta trabajar con operaciones que se alimentan con una fuente simétrica (bipolar). Esta fuente entregará una salida de +15V y -15V con respecto a tierra. Una capacidad de entregar una corriente continua de hasta de 1A.

4. Dibuje el símbolo de un OPAMP con sus terminales de conexión principales y realice un esquema, en protoboard, que muestre la manera correcta de conectarlo mediante cables conectores a la fuente de alimentación simétrica. Los Terminales son: V+: Entrada no inversora. V-: Entrada Inversora Vout: Salida Vs+: Alimentación positiva Vs-: Alimentación negativa.

Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por razones de claridad.


5. Dibuje y describa las características de un OPAMP funcionando como Amplificador sin realimentación. Defina correctamente los términos “voltaje de saturación positivo” y “voltaje de saturación negativo”. Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será aprovechado para su uso en comparadores, como se verá más adelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será V S+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación V S-. C o m p a r ad o r s i m p l e

El amplificador operacional en bucle abierto (sin realimentar) se comporta como un comparador analógico simple.

El comparador analógico se denomina también “ADC de un bit”. Si el operacional no puede soportar una tensión diferencial elevada en la entrada, se puede limitar esta tensión utilizando 2 resistencias y 2 diodos. La velocidad de conmutación del comparador queda limitada por el slew-rate del operacional. Los fabricantes de amplificadores operacionales


ofrecen modelos específicos optimizados par su uso como comparadores (voltage comparators: LM311). Los parámetros más importantes de un comparador son: Tensión de offset referida a la entrada muy pequeña Tensión diferencial máxima en la entrada elevada Slew rate elevado. Por el contrario, los “comparadores” pueden tener una función de transferencia poco lineal ya que esa característica no es importante para esta aplicación. DEFINICIONES: Los voltaje de saturación positivo y voltaje de saturación negativo. Un A.O. típico no puede suministrar más de la tensión a la que se alimenta, normalmente el nivel de saturación es del orden del 90% del valor con que se alimenta. Cuando se da este valor se dice que satura, pues ya no está amplificando. La saturación puede ser aprovechada por ejemplo en circuitos comparadores.

6. Dibuje y describa las características de funcionamiento fundamentales de un Amplificador no Inversor.

La segunda configuración básica del AO ideal es el amplificador no inversor, mostrado en la figura En este circuito, la tensión V i se aplica a la entrada (+), y una fracción de la señal de salida, Vo, se aplica a la entrada (-) a través del divisor de tensión R 1 - R2. Puesto que, no fluye corriente de entrada en ningún terminal de entrada, y ya que V d = 0, la tensión en R1 será igual a V i. Así pues : Y como: Tendremos pues que: Que si lo expresamos en términos de ganancia: Que es la ecuación característica de ganancia para el amplificador no inversor ideal. También se pueden deducir propiedades adicionales para esta configuración. El límite inferior de ganancia se produce cuando R 2 = 0, lo que da lugar a una ganancia unidad. En el amplificador inversor, la corriente a tr avés de R 1 siempre determina la corriente a través de R2, independientemente del valor de R 2, esto también es cierto en el amplificador no inversor. Luego R 2 puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar


la ganancia desde el mínimo unidad hasta un máximo de infinito. La impedancia de entrada es infinita, puesto que se trata de un amplificador ideal.

7. Dibuje y describa las características de funcionamiento fundamentales de un Amplificador Inversor.

La figura ilustra la primera configuración básica del AO. El amplificador inversor. En este circuito, la entrada (+) está a masa, y la señal se aplica a la entrada (-) a través de R1, con realimentación desde la salida a través de R2. Aplicando las propiedades anteriormente establecidas del AO ideal, las características distintivas de este circuito se pueden analizar cómo sigue. Puesto que el amplificador tiene ganancia infinita, desarrollará su tensión de salida, V0, con tensión de entrada nula. Ya que, la entrada diferencial de A es: Vd = Vp - Vn, ==> Vd = 0.- Y si Vd = 0, Entonces toda la tensión de entrada Vi, deberá aparecer en R1, obteniendo una corriente en R1 :

Vn está a un potencial cero, es un punto de tierra virtual Toda la corriente I que circula por R1 pasará por R2, puesto que no se derivará ninguna corriente hacia la entrada del operacional (Impedancia infinita), así pues el producto de I por R2 será igual a - Vo

Por lo que:

Luego la ganancia del amplificador inversor: Deben observarse otras propiedades adicionales del amplificador inversor ideal. La ganancia se puede variar ajustando bien R1, o bien R2. Si R2 varía desde cero hasta infinito, la ganancia variará también desde cero hasta infinito, puesto que es directamente proporcional a R2. La impedancia de entrada es igual a R1, y Vi y R1 únicamente determinan la corriente I, por lo que la corriente que circula por R2 es siempre I, para cualquier valor de dicha R2. La entra del amplificador, o el punto de conexión de la entrada y las señales de realimentación, es un nudo de tensión nula, independientemente de la corriente I. Luego, esta


conexión es un punto de tierra virtual, un punto en el que siempre habrá el mismo potencial que en la entrada (+). Por tanto, este punto en el que se suman las señales de salida y entrada, se conoce también como nudo suma. Esta última característica conduce al tercer axioma básico de los amplificadores operacionales, el cual se aplica a la operación en bucle cerrado: En bucle cerrado, la entrada (-) será regulada al potencial de entrada (+) o de referencia. Esta propiedad puede aún ser o no ser obvia, a partir de la teoría de tensión de entrada de diferencial nula. Es, sin embargo, muy útil para entender el circuito del AO, ver la entrada (+) como un terminal de referencia, el cual controlará el nivel que ambas entradas asumen. Luego esta tensión puede ser masa (como en la figura 2), o cualquier potencial que se desee.

8. Utilizando el dibujo de un Protoboard, una fuente de alimentación simétrica y todos los componentes y dispositivos usados en las configuraciones de las preguntas anteriores (5, 6 y 7), realice un esquema que muestre como armaría los diferentes circuitos para proceder a la experimentación con los mismos. COMPARADOR


AMPLIFICADOR INVERSOR

AMPLIFICADOR NO INVERSOR


9. Haga un análisis teórico de los circuitos mostrados en la presente práctica y determine las expresiones matemáticas para poder encontrar el voltaje de salida, el voltaje en la resistencia de realimentación, la ganancia de tensión, la corriente de realimentación, la corriente en una resistencia de carga conectada a la salida del OPAMP y la corriente salida de OPAMP. voltaje de salida voltaje en la resistencia de realimentación la corriente en una resistencia de car a la corriente salida de OPAMP

la corriente de realimentación la ganancia de tensión


Cuestionario Previo Todos Labo CE 1

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