Análisis y simulación de circuitos eléctricos en corriente continua. Miguel Alfonso Altuve Paredes

Análisis y simulación de circuitos eléctricos en corriente continua - Miguel Alfonso Altuve Paredes


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      Para medir la resistencia de un elemento se debe desconectar el elemento del circuito y conectar las puntas del instrumento en las terminales del elemento. Si no se desconecta el elemento del circuito, la medida obtenida por el óhmetro no será correcta. Por ejemplo, considere el circuito de la figura 1.13(a), el cual está compuesto por una fuente de voltaje de valor VF y tres elementos. Si deseamos conocer la resistencia del elemento 2 se debe desconectar dicho elemento y conectar el óhmetro en las terminales del elemento 2, tal como se muestra en la figura 1.13(b). La deflexión de la aguja siempre será hacia la derecha o el valor mostrado en la pantalla del óhmetro digital siempre será positivo.

      Un multímetro o tester es un instrumento de medida versátil, de dos terminales, que combina varias funciones de medición en una sola unidad. El instrumento puede verse como una combinación de voltímetro, amperímetro, óhmetro, entre otros. El multímetro se debe conectar de acuerdo con la variable a medir, es decir, si se va a usar el multímetro para medir corriente eléctrica, este se debe conectar en serie con el elemento, mientras que si se va a usar para medir voltaje entonces se debe conectar en paralelo con el elemento. Dependiendo del modelo y marca del multímetro, se puede medir corriente, voltaje, resistencia, capacitancia, frecuencia, continuidad, etc. Una perilla o selector en el instrumento permite seleccionar el rango de la variable a medir tanto en cc como en ca.

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      Un osciloscopio es un tipo de instrumento que permite la observación, en dos dimensiones, de la magnitud de una señal eléctrica de voltaje en función del tiempo, en una pantalla. Con este instrumento es posible medir, entre otras cosas, el período de una señal y su amplitud. El osciloscopio puede ser analógico o digital, sin embargo su funcionamiento es el mismo para ambos casos.

      Para visualizar correctamente la señal se utilizan dos perillas: una para controlar la base de tiempo y otra para controlar la base de amplitud (voltaje). Además, cuenta con otras dos perillas que sirven para desplazar la señal en el eje X (horizontal) y en el eje Y (vertical), con el fin de facilitar la medición a efectuar.

      La pantalla del osciloscopio es cuadriculada, es decir, está dividida en cuadros, tal como se muestra en la figura 1.14. Se puede ver la pantalla entonces como un plano cartesiano con los ejes X y Y. La perilla de la base de tiempo permite controlar la duración de cada cuadro en el eje X (tiempo/división) y así poder medir el período de una señal, por ejemplo. De igual manera, la perilla de la base de amplitud permite controlar la amplitud de cada cuadro en el eje Y (voltio/división) y así poder medir el voltaje de una señal.

      Dependiendo de la resolución del osciloscopio, la base de tiempo puede contener los rangos de valores en microsegundos, milisegundos y segundos, mientras que la base de amplitud puede venir en microvoltios, milivoltios y voltios.

      Ejemplo 1.8.1. Considere la señal que se muestra en la figura 1.14. Esta señal tiene un período de 6,3 divisiones y una amplitud pico de 2 divisiones.

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      image Si la base de tiempo está en 5 µs/división y la base de amplitud está en 2 V/división entonces el período de la señal es de 31,5 µs y la amplitud es de 4 V.

      image Si la base de tiempo está en 0,2 µs/división y la base de amplitud está en 0,1 mV/división entonces el período de la señal es de 1,26 ms y la amplitud es de 0,2 mV.

      image Si la base de tiempo está en 10 ms/división y la base de amplitud está en 0,5 V/división entonces el período de la señal es de 63 ms y la amplitud es de 1 V.

      Para observar una señal en el osciloscopio se utiliza una punta de prueba. La señal observada en el osciloscopio corresponde a la diferencia de potencial entre la punta de prueba y la tierra o referencia de dicha punta de prueba. La figura 1.15 muestra una punta de prueba típica, en la que el conector pinza tipo caimán corresponde al valor de referencia (0 V).

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      Usaremos el símbolo de la figura 1.16(a) para representar la punta del osciloscopio y el símbolo de la figura 1.16(b) para representar la tierra o referencia de la punta.

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      Por ejemplo, si se desea observar el voltaje del elemento 2 en el circuito de la figura 1.17(a), se debe conectar la punta del osciloscopio en una de las terminales del elemento y conectar la tierra de la punta de prueba en la otra terminal del elemento 2, tal como se muestra en la figura 1.17(b).

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      1. ¿Cuál de las siguientes corrientes es la más grande y cuál la más pequeña: i1 = 3500 nA, i2 = 0,03 daA, i3 = 4,1 × 10−4 dA, i4 = 0,29 × 109 fA. Respuesta: la más grande es i2 y la más pequeña es i4.

      2. Exprese 2.5 petámetros en metros. Respuesta: 2,5 × 1015 m

      3. Exprese 3 Zs en hs. Respuesta: 3 × 1020 hs

      4. Exprese 0.5 amol en hmol. Respuesta: 5 × 1021 hmol

      5. Exprese 250 MΩ en kΩ. Respuesta: 2,5 × 105

      6.


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