Análisis y simulación de circuitos eléctricos en corriente continua. Miguel Alfonso Altuve Paredes
µA
7. ¿Cuánta carga representan 8 megaelectrones? Respuesta: −1,2816 pC
8. ¿Cuánta carga representan 15 yottaprotones? Respuesta: 2,403 MC
9. ¿Cuántos protones se necesitan para obtener una carga de 18 fC? Respuesta: 112,32 kiloprotones
10. Determine la corriente que circula por un elemento en t = 3 s, si la carga que entra a la terminal está dada por
11. Determine la carga total que entra a una terminal entre t = 2 s y t = 6 s, si la corriente que circula por la terminal viene dada por i(t) = 3e2t A. Respuesta: 244,05 kC.
12. Determine la energía absorbida por un elemento durante un intervalo de 1,5 s si el voltaje entre sus terminales es V = 12 V y la corriente que circula por este es I = 100 mA. Respuesta: 1,8 W.
13. Un dispositivo electrónico se carga con una corriente constante de 2 A durante 180 minutos. El voltaje en los terminales del dispositivo es v = 50 sin(300t) V para t > 0, donde t se expresa en horas. Si la energía eléctrica tiene un costo de 60 centavos/kWh, determine el costo de cargar completamente el dispositivo. Respuesta: 0,0187 centavos.
14. ¿Cuál es el valor de la resistencia de un resistor con código de colores azul, marrón, verde y plateado? Respuesta: 6,1 MΩ ± 10 %.
15. ¿Cuál es el valor de la resistencia de un resistor con código de colores gris, azul, amarillo y dorado? Respuesta: 860 kΩ ± 5 %.
16. ¿Cuál es el código de colores de un resistor de 520 kΩ ± 5 % ? Respuesta: Verde (1era), Rojo (2da), Amarillo (3era) y Dorado (4ta).
17. ¿Cuál es el código de colores de un resistor de 51 kΩ ± 5 %? Respuesta: Verde (1era), Marrón (2da), Anaranjado (3era) y Dorado (4ta).
18. Complete: Para medir la variable _________ de un elemento del circuito se debe utilizar el instrumento de medición _________, conectado en _________ con el elemento. Dado que la resistencia interna del instrumento de medición es muy pequeña (R → 0 Ω), no se afecta el comportamiento del circuito eléctrico ni la variable a determinar. Respuesta: corriente, amperímetro, serie.
19. Considere la señal que se muestra en la figura 1.18. Calcule el período y la amplitud pico de la señal si:
Figura 1.18: Señal en la pantalla de un osciloscopio.
20. Considere la señal que se muestra en la figura 1.19. Calcule el período y la amplitud pico de la señal si:
Figura 1.19: Señal en la pantalla de un osciloscopio.
En este capítulo se definen, en primer lugar, los conceptos relacionados con las conexiones entre los siguientes elementos: rama, nodo, lazo, serie y paralelo. Posteriormente, se presentan las leyes básicas para el análisis de los circuitos eléctricos, como las de corriente y voltaje de Kirchhoff, formuladas en 1845 por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (12 de marzo de 1824 - 17 de octubre de 1887).
Al final del capítulo se presentan los principios del divisor de corriente y del divisor de voltaje, los cuales nos permitirán obtener de forma rápida la corriente o el voltaje, respectivamente, en un elemento del circuito, cuando se conectan de una manera particular.
En un diagrama de circuito eléctrico una rama representa un solo elemento, como un resistor o una fuente. Sin embargo, el término rama también suele aplicarse a un grupo de elementos que llevan la misma corriente, en especial cuando son del mismo tipo. Por ejemplo, el diagrama esquemático de circuito mostrado en la figura 2.1 contiene seis ramas.
Figura 2.1: Nodos, ramas y lazos en un diagrama de un circuito eléctrico.
Un nodo es el punto donde dos o más ramas se conectan. Es común indicar un nodo con un punto en un diagrama esquemático de circuito. El nodo también incluye todos los cables conectados al punto; por lo tanto un cable que conecta dos nodos es un único nodo, incluso si se muestran dos puntos. El diagrama esquemático mostrado en la figura 2.1 contiene cuatro nodos, etiquetados como a, b, c, y d.
Un lazo es cualquier trayectoria cerrada en un circuito eléctrico. En el circuito de la figura 2.1, un ejemplo de un lazo lo comprende la trayectoria formada por el nodo a, pasando por el resistor R1; el nodo b, pasando por la fuente I1; el nodo d, pasando por la fuente V1 y regresando al nodo a.
Los elementos están conectados en serie si cada par de elementos comparte un solo nodo, es decir, están conectados de manera secuencial, y por lo tanto circula la misma corriente por todos los elementos. Por otro lado, los elementos están conectados en paralelo si están conectados