Conceptos básicos sobre circuitos y componentes electrónicos

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1 UNIVESIDD DE LCLÁ DEPTMENTO DE ELECTÓNIC ESCUEL TÉCNIC SUPEIO EN INGENIEÍ INFOMÁTIC ELECTÓNIC I.T. Informática de Gestión POBLEMS DEL TEM 1 Conceptos básicos sobre circuitos y componentes electrónicos.

2 1.1 En el circuito de la figura: a) Determinar el valor y sentido de la corriente que circula. b) ealizar el balance de potencias, indicando claramente qué elementos absorben o entregan potencia E4 =10V; =2V; E3=1V; E4=3V 1=2Ω; 2=3=1Ω; 4=3Ω; 5=5Ω E3 3 5 a) I=0,5 circulando en sentido antihorario. b) bsorben todas las resistencias y los generadores E 2 y E 4 Entregan los generadores E 1 y E 3 P entregada = P absorbida = 5,5 W 1.2 En el circuito de la figura: a) Determinar la corriente que circula por cada una de las ramas. b) Hallar las tensiones V B, V B, V BC, V CB, V C y V C. c) Determinar los potenciales absolutos en los puntos, B y C. d) ealizar el balance de potencias, indicando claramente qué elementos entregan o absorben potencia. 1 E3 2 B 3 C E4 ==E4=3V; E3=5V =6=2Ω; 2=3=4=5Ω; 5=7Ω 2

3 a) ama de 1 = 257,21 m hacia la derecha. ama de 2 = 706,91 m hacia la izquierda. ama de 3 = 390,2 m hacia la izquierda. ama de 4 = 449,69 m hacia abajo. ama de 5 = 316,71 m hacia arriba. ama de 6 = 132,98 m hacia arriba. b) V B = -534,56 mv; V B = 534,56 mv; V BC = 1,049 V ; V CB = -1,049 V; V C = 514,44 mv ; V C = -514,44 mv c) V = -2,75 V; V B = -2,22 V; V C = -3,26 V d) bsorben todas las resistencias y E4 Entregan, y E3. P entregada = P absorbida = 5,5398 W 1.3 En el circuito de la figura, se pide: a) Corriente en cada una de las ramas. b) Balance de potencias, indicando qué elementos entregan o absorben potencia =4V; =8V 1=3Ω; 2=2Ω; 3=(24/5) Ω 4=5=6=6Ω a) ama de 1 = 1/5 hacia abajo. ama de 2 = 3/10 hacia abajo. ama de 3 = 1/2 hacia la izquierda. ama de 4 = 1/6 hacia arriba. ama de 5 = 1/2 hacia abajo. ama de 6 = 5/6 hacia arriba. b) bsorben todas las resistencias. Entregan todos los generadores. P entregada = P absorbida = 7,333 W. 3 1.

4 1.4 Demostrar que en el circuito de la figura la suma de las potencias entregadas es igual a la I2 suma de las potencias disipadas. 1 =4V; =2V I1=I2=2 + 1=2=4=1Ω; 3=5=2Ω I bsorben todas las resistencias y. Entregan, I1 e I2. P entregada = P absorbida = 31,333 W 1.5 En el circuito de la figura, determinar la potencia puesta en juego por cada uno de los generadores. 3 1 I1 I1=2 4 =10V; =6V 2 1=3=2Ω; 2=4=1Ω entrega 20W, I1 absorbe 8 W y entrega 36W. 1.6 En el circuito de la figura, determinar: a) Corrientes por todas las ramas. b) Potenciales V B, V BC y V C. c) Potenciales absolutos V, V B, V C y V D. d) Potencia puesta en juego por los generadores e I1. 4

5 C1 5 1 B 2 D C I1 3 4 =4V; =2V; I1=1; 1=1Ω; 2=2Ω; 3=3Ω; 4=4Ω; 5=5Ω a) ama de 5 = 0. ama de 1 = 2 hacia la derecha. ama de = 1 hacia la derecha. ama de = 2 hacia arriba. ama de 2 = 1 hacia abajo. ama de I1 = 1 hacia abajo. ama de 4 = 0. b) V B = 2V; V BC = 2V; V C = 4V; c) V = 4V; V B = 2V; V C = 0V; V D = 0V; d) P = 2W absorbe; P I1 = 0W; 1.7 En el circuito de la figura, y suponiendo régimen permanente, calcular: a) Potencia puesta en juego por I1 y. b) Potenciales absolutos en los puntos, B, C y D. C2 2 3 B C3 C1 1 6 C4 C1=C3=C4=1μF; C2=2μF; L1=1mH I1 C 4 L1 D 7 8 =2V; =4V; I1=2; 1=3Ω; 2=5Ω; 3=4=5=9=1Ω; 5 9 6=7=8=2Ω 5 1.

6 a) P = 2W entrega; P I1 = 9W entrega; b) V = -0,5V ; V B = -1V ; V C = -4,5V ; V D = -2V ; 1.8 En el siguiente circuito determinar: a) Carga que adquiere el condensador. b) Potencia disipada en 3 y potencia puesta en juego por I1. c) Potenciales en los puntos, B, C y D. L1 3 E3 B 4 2 I1 E4 1 D 5 C1 C =10V; =2V; E3=8V; E4=6V; I1=5 ; 1=2=3=4=5=1Ω; C1=1μF ; L1=1mH a) Q = 13 μc. b) P 3 = 0W; P I1 = 5W absorbe; c) V = -4V ; V B = -12V ; V C = -13V ; V D = 0V ; 1.9 En el circuito de la figura, determinar el valor de para que el amperímetro indique cero amperios, y en estas condiciones determinar la potencia disipada en el circuito. =4V; I1=2 I1 6

7 = 2Ω y P disipada = 16 W En el circuito de la figura se aplican V - V B = 20V. Hallar la intensidad total y las intensidades parciales, así como la resistencia equivalente =2Ω; 2=3Ω; 3=4Ω; 4=6Ω B 4 Corriente total = 8,71 ; Corriente por 1 = 5,38 ; Corriente por 2 = 3,07 ; Corriente por 3 = 2,31 ; Corriente por 4 = 3,33 ; esistencia equivalente = 2,3 Ω; 1.11 Hallar la resistencia equivalente entre los puntos y B, suponiendo =2Ω. B esistencia equivalente = 3,47 Ω. 7 1.

8 1.12 Dado el circuito de la figur, calcular: a) Corrientes I1, I2, I3, I4 e I5 en régimen permanente. b) Tensiones Va, Vb y Vc. I3 C1 2 3 I4 =E3=10V; =5V 1=5=6=2K I1 I2 1 C I5 2=3=4=1K E3 a) I1 = 1,1538 m; I2 = -1,923 m; I3 = 0 m; I4 = -0,769 m; I5 = -0,19228 m; b) V = 8,84 V ; V B = 9,609 V ; V C = 0 V ; 1.13 nalizar el circuito de la figura y determinar las corrientes que pasan por 1, 2, 6, 7, 8 y 9 y las tensiones que caen en las mismas considerando los siguientes datos: C1 C =2=5=6=7=1K 3=4=2K 8=9=5K ==10V C1=C2=1μF 1. Corriente 2,5 m hacia abajo. Tensión 2,5 V. 2. Corriente 2,5 m hacia abajo. Tensión 2,5 V. 6. Corriente 5 m hacia arriba. Tensión 5 V. 7. Corriente 0 m. Tensión 0V. 8. Corriente 1m hacia abajo. Tensión 5 V. 9. Corriente 1 m hacia arriba. Tensión 5 V. 8

9 1.14 Dado el circuito de la figura, y suponiendo que se encuentra en régimen permanente, calcule: a) Valor de las corrientes I1 e I2. b) Potencial absoluto en los puntos y B. c) Potencias puestas en juego por los generadores I y E3, indicando si entregan o absorben potencia. L1 C1 B 4 I 1 3 I E3 = = 2V ; E3 = 4V I = 1 1 = 3 = 1Ω ; 2 = 2Ω 4 = 5 = 2 Ω L1 = 1mH C1= 1μF I 1 a) I1 = 0 e I2 =-0,5. b) V = 0 V. V B = 3 V. c) P I = 1 W entrega y P E3 = 2 W entrega Dado el circuito de la figura, y suponiendo que se encuentra en régimen permanente, calcule: a) Expresión literal y valor numérico de la resistencia equivalente del Bloque (). b) Valor de las corrientes I1, I2 e I3. c) Potencial absoluto en los puntos y B. d) Potencias puestas en juego por los generadores I y E, indicando si entregan o absorben potencia. 9 1.

10 Bloque 1 I I 3 L E B 7 C 6 I 2 8 E = 6V I = 2 2 = 6 = 8 = 1Ω 1 = 3 = 4 = 5 = 7 = 2Ω L = 1mH C= 1μF a) = + 1 = 3Ω b) I1 = 2, I2 = 2 e I3 = 1 c) V = 4 V y V B = -2 V. d) P I = 0 W. e) P E = 24 W entrega Dado el circuito de la figura, y suponiendo que se encuentra en régimen permanente, se pide: a) Determine el valor de las corrientes i1, i2 e i3. b) Determine el valor de las tensiones V1, V2 y V3. c) Determine el valor de las potencias puestas en juego por, I2 y 3, indicando claramente si entregan o absorben potencia. d) Indique las cargas adquiridas por los condensadores C1 y C2. 10

11 V3 2 C1 I1 C2 L1 V1 I2 1 C1 = C2 = 1 μf L1 = L2 = 2 mh 1 = 3 = 1 KΩ 2 = 4 = 2 KΩ I1 = 1 m; I2 = 2 m; = 1 V; = 2 V i1 V2 i3 L2 3 i2 4 a) i1 = -1 m, i2 = 0 m e i3 = -1 m. b) V1 = 0 V, V2 = 2 V y V3 = 0 V. c) P = 1 mw absorbe. P I2 = 4 mw entrega. P 3 = 1 mw absorbe. d) Q C1 = 0 C y Q C2 = 1μC Del catálogo de un componente caracterizado por la magnitud X, se obtiene que el valor nominal vale Xn=10-6 u.c. (u.c.=unidades correspondientes), con una tolerancia de +30% y - 20%. Obtener las desviaciones superior e inferior (dadas en u.c.) y los valores máximo y mínimo que puede tomar la magnitud. ds=0, u.c.; di=0, u.c.; Xmax=1, u.c. Xmin=0, u.c

12 1.18 Un componente con magnitud nominal Xn=10 4 u.c., marcada por el fabricante, es sometido a una medida en laboratorio que arroja un valor de 9000 u.c. para la magnitud citada. Sabiendo que la tolerancia es simétrica, qué valor mínimo debe tener la misma para asegurar que el componente está dentro de tolerancia?. T=±10% 1.19 Un componente presenta un valor efectivo de su magnitud característica, a 25 C, de 110 u.c. Si su coeficiente de temperatura es de 150 p.p.m./ C, a qué temperatura el valor efectivo será de 110,41 u.c.?. 49,848 C En la figura se ha representado la característica I-V de un componente en el sentido indicado. Se polariza el mismo según el circuito de la figura a) Calcular el punto de polarización del mismo si: =1 KΩ; E=20V =1 KΩ; E=10V =1 KΩ; E=5V =10 KΩ; E=10V 10 V(V) 1 5 E 2-10 Circuito 1º del ejemplo I(m) I V Característica I-V del ejemplo

13 b) Volver a repetir los cuatro apartados anteriores si el circuito de polarización es el representado en la siguiente figura. 1 E 2 Circuito 2º del ejemplo 1.20 c) Suponiendo =1K y el circuito de polarización del apartado a, entre qué valores puede variar E para que la potencia disipada en la resistencia nunca sea superior a 0.1 W?. espóndase, de igual modo, a esta cuestión considerando el circuito de polarización del apartado b. a) Con =1K y E= 20 V punto de polarización: (V=10V, I=10m) Con =1K y E= 10 V punto de polarización: (V=5,833V, I=4,166m) Con =1K y E= 5 V punto de polarización: (V=3,125V, I=1,875m) Con =10K y E= 10 V punto polarización: (V=1,4285V, I=0,8571m) b) Con =1K y E= 20 V punto de polarización: (V= -10V, I= -10m) Con =1K y E= 10 V punto de polarización: (V= -5V, I= -5m) Con =1K y E= 5 V punto de polarización: (V= -2,5V, I= -2,5m) Con =10K y E= 10 V punto polarización: (V= -0,909V, I= -0,909m) c) Con el circuito del apartado a) E<20V Con el circuito del apartado b) E<20V 1.21 La figura representa la característica I-V de un componente en el sentido indicado. Según el circuito de polarización adjunto, se pide: a) Trazar la recta de carga para los siguientes casos: 1. =1KΩ ; E= 1V 2. =1KΩ ; E= 5V 3. =1KΩ ; E= 10V 4. =2KΩ ; E= 10V 5. =0,5KΩ ; E= 10V b) Obténganse conclusiones: qué sucede si es fija y se va variando E? y si se fija E y se modifica? c) Se desea que el punto de trabajo sea V= 10V e I=20 m. Proponer dos valores posibles de E y

14 I 1 2 V 20 I(m) 1 E 1 V(V) 2 Circuito de polarización del ejemplo 1.21 Característica I-V del ejemplo 1.21 I(m) a) 20 1.=1K y E=1V 2. =1K y E=5V 3. =1K y E=10 V 4. =2K y E=10 V 5. =0.5K y E=10V 1 V(V) b) 1. =0,5K y E=20V 2. =1K y E=30V 1.22 En las siguientes figuras se han representado el circuito de polarización de un diodo y su característica idealizada respectivamente. a) Trazando la recta de carga obtener el punto de polarización del diodo si: = 1K y E=10V =100k y E=5V b) Si E puede variar entre -41 y 50 V, qué valores de se deben utilizar para que en ningún caso se destruya el diodo? c) Si =100 Ω, entre qué valores puede variarse E? I I(m) I FN = 100 E V 20 Circuito polarización del ejemplo 1.22 V M =-40V 10 0,3 0,5 0,6 V(V) Is= -1μ Característica I-V del ejemplo

15 a) Con =1K y E=10 V sale el punto de polarización V=0,49V e I=9,51m Con =100K y E=5 V sale el punto de polarización V=0,3V e I=0m b) >1MΩ c) -40,0001<E<10,6V 1.23 Dado el circuito de la figura, en el que X es un componente pasivo cuya característica I-V se muestra en la figura, se pide: a) Calcule el valor de la resistencia equivalente del bloque ( ). b) Determine el punto de trabajo del componente X cuando el circuito se encuentra en régimen permanente. c) ealice el balance de potencias del circuito, indicando las potencias entregadas o absorbidas por todos los elementos que lo componen. Bloque C1 L I 5 x V Circuito del ejemplo 1.23 I(mperios) V(Voltios) = 5 V 1 = 1Ω; 2 = 4Ω; 3 = 4 = 8Ω; 5 = 5Ω; L1 = 1mH; C1 = 1μF; Figura 2 Característica I-V del ejemplo

16 a) = 3Ω b) I=1 y V=2V c) bsorben todas las resistencias y el componente pasivo. P absorbida =5W Entrega el generador de tensión. P entregada =5W 16