TEORÍA DE CIRCUITOS I – Seguridad eléctrica – Introducción – Circuitos

TEORÍA DE CIRCUITOS I
Evaluación TP1 – Seguridad eléctrica – Introducción – Circuitos
resistivos 15/08/06
1) Que procedimiento debe Ud. llevar adelante frente a un caso
de paro respiratorio: Indique claramente y en forma ordenada
las acciones que realizaría. (2 Créditos)
2) Enuncie la Ley de Ohm y las Leyes de Kirchhoff. Indique las
unidades de las variables involucradas. (1 Crédito)
3) Dibuje en el orden indicado a) una fuente de corriente
dependiente de voltaje. b) una fuente de tensión dependiente
de tensión. c) una fuente de corriente independiente. Indique
en los casos que corresponda la unidad de la constante
multiplicadora que relaciona la variable controladora, con la
variable generada por la fuente. (1 Crédito)
4)
a) si g=4 [mS]; ¿cuál es el valor de la corriente “i” (indicada en
el circuito)? a) ¿cuánta potencia se genera en el circuito? ¿qué
elemento la absorbe? (3 Créditos)
5) Un circuito amplificador que emplea un transistor se modela
como se muestra en la figura: (3 Créditos)
a) Encontrar la corriente en la carga RL , es decir IO. (2 créditos)
b) Calcular la potencia en cada una de las fuentes. (1 crédito)
RECUPERATORIO
6) Que procedimiento debe Ud. llevar adelante frente a un caso
de paro cardiáco: Indique claramente y en forma ordenada las
acciones que realizaría. (2 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
2] Recordar que cuando se encuentran todas las corrientes
desconocidas, se puede calcular cualquier voltaje o potencia de
interés. Por lo tanto, dado el circuito (a), plantear las ecuaciones
necesarias para conocer las corrientes i1, i2, iB, iC, iE, e iCC. Suponer
que R1, R2, RC, RE, V0, VCC y  son datos.
3] Si en el circuito (b) R=1 , calcular la potencia en cada elemento
(no olvidar indicar si se trata de potencia generada o disipada).
7)
a) si g=4 [mS]; ¿cuál es el valor de la corriente “i” (indicada en
el circuito)? a) ¿cuánta potencia se genera en el circuito? ¿qué
elemento la absorbe? (3 Créditos)
8) Un circuito amplificador que emplea un transistor se modela
como se muestra en la figura: (3 Créditos)
c) Encontrar la corriente en la carga RL , es decir IO. (2 créditos)
d) Calcular la potencia en cada una de las fuentes. (1 crédito)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
Evaluación TP2 – MVN – MCM
9) Aplicando el Método de los Voltajes o Tensiones de Nodos
(MVN), a) escribir el conjunto apropiado de ecuaciones
simultaneas linealmente independientes. b) escribir el mismo
conjunto en forma matricial. (2 Créditos)
10) Aplicando el Método de las Corrientes de Mallas (MCM), a)
escribir el conjunto apropiado de ecuaciones simultaneas
linealmente independientes. b) escribir el mismo conjunto en
forma matricial. (2 Créditos)
11) Obtener V0 y la potencia disipada en la resistencia de 4 K a)
Aplicando el MVN. b) Aplicando el (MCM). (3 Créditos)
V0
12)
Obtener V0 y la potencia disipada en la resistencia de 4
K a) Aplicando el MVN. b) Aplicando el (MCM). (3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
V0
RECUPERATORIO
13)
Aplicando el Método de los Voltajes o Tensiones de Nodos
(MVN), a) escribir el conjunto apropiado de ecuaciones
simultaneas linealmente independientes. b) escribir el mismo
conjunto en forma matricial. (2 Créditos)
14) Aplicando el Método de las Corrientes de Mallas (MCM), a)
escribir el conjunto apropiado de ecuaciones simultaneas
linealmente independientes. b) escribir el mismo conjunto en
forma matricial. (2 Créditos)
15) Obtener V0 y la potencia disipada en la resistencia de 4 K a)
Aplicando el MVN. b) Aplicando el (MCM). (3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
16)
Obtener V0 y la potencia disipada en la resistencia de 4
K a) Aplicando el MVN. b) Aplicando el (MCM). (3 Créditos)
Evaluación TP3 – TEOREMAS DE REDES
17)
Encuentre el equivalente de Thévenin entre los terminales
a y b en el circuito de la figura. (3 Créditos)
18) Si la red de la figura transfiere máxima potencia a la carga que
se conecta a los terminales a y b. a) ¿Cuál será el valor de
dicha carga? b) ¿Qué potencia se disipa en ella?(3 Créditos)
19) Obtener VX aplicando el principio de superposición. (2 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
20)
Dada la red lineal de la figura, se sabe que cuando se
conecta una carga de 2k a los terminales a-b la corriente de
carga es 10 mA. Si se conecta una carga de 10 k a los
terminales a-b, la corriente de carga es 6 mA. Encuentre la
corriente en una carga de 20 k.(2 Créditos)
RECUPERATORIO
21)
Encuentre el equivalente de Thévenin entre los terminales
a y b en el circuito de la figura. (3 Créditos)
22) Si la red de la figura transfiere máxima potencia a la carga R0
que se conecta a los terminales a y b. a) ¿Cuál será el valor de
dicha carga? b) ¿Qué potencia se disipa en ella?(4 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
23) Obtener V0 e I0 aplicando el principio de superposición. (3
Créditos)
Evaluación TP4 – AMPLIFICADOR OPERACIONAL
24)
Suponga que el amplificador operacional ideal de la figura
está operando en su región lineal.
a) Calcule la potencia entregada al resistor de 16 k
b) Repita (a) eliminando el amplificador operacional del circuito,
esto es, con el resistor de 16 k conectado en serie con la
fuente de voltaje y el resistor de 48 k.
c) Determine la relación entre la potencia encontrada en (a) y
en (b).
d) ¿Tiene un propósito útil la inserción del amplificador
operacional entre la fuente y la carga? Explique. (3 Créditos)
a) Encuentre el circuito equivalente de Thévenin con respecto a los
terminales a y b para el amplificador inversor de la figura. La fuente
de la señal de corriente continua tiene un valor de 150 mV. El
amplificador operacional tiene una resistencia de entrada de 500 k,
una de salida de 750  y una ganancia de lazo abierto de 50.000. b)
¿Cuál es la resistencia de salida del amplificador inversor? c) ¿Cuál
es la resistencia (en ohm) vista por la fuente de señal vs cuando la
carga en los terminales a, b es de 150 ?(4 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
3) Los amplificadores operacionales en el circuito son ideales.
Determine VX, ia, i0. (3 Créditos)
RECUPERATORIO
25)
El resistor variable R0 en el circuito de la figura se ajusta
hasta que la corriente ig en la fuente de tensión es cero. Los
amplificadores operacionales son ideales, y 0  Vg  1.2 V .
e) ¿ Cuál es el valor de R0 ?
f) Si Vg = 1.0 V, .¿cuánta potencia
R0. (3 Créditos)
(en microwatt) se disipa en
TEORÍA DE CIRCUITOS I
26) Suponga que la resistencia de entrada del amplificador operacional
es infinita y que la resistencia de salida es cero. a) Encuentre v0
como una función de vg y la ganancia de lazo abierto A. b) ¿Cuál
es el valor de v0 si vg = 0.4 V y A = 90? c) ¿Cuál es el valor si vg =
0,4 V y A =  ? d) ¿ Qué tan grande tiene que ser A para que v0
sea el 95% de su valor en (c)?
(4 Créditos)
4) El amplificador operacional en el circuito de la figura es ideal.
Determine el intervalo de valores de para los cuales el
amplificador operacional no se satura (3 Créditos)
Evaluación TP 5/6 – Elementos L y C – Respuesta RL / RC
27)
En t=0, un capacitor y un inductor conectados en serie se
colocan entre los terminales de una caja negra como se
muestra en la figura. Para t ≥ 0 se sabe que:
i0 = e-80t sen 60t
Si VC(0) = -300 V determine v0 para t ≥ 0 . (3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
ax
 e .senbx.dx 
e ax
a 2  b2
(a.senbx  b cos bx)
28) El interruptor del circuito de la figura ha estado en la posición 1
durante mucho tiempo. En t = 0 se mueve instantáneamente a
la posición 2. ¿ Cuántos milisegundos después de que el
interruptor operó v0 es igual a -80V? (3 Créditos)
5) Durante largo tiempo el interruptor que se muestra en la figura
ha permanecido en la posición a. En t = 0, se mueve en forma
instantánea a la posición b. Determine a) v0(t) para t  0+. b)
i0(t) para t  0+.(4 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
RECUPERATORIO
29)
Se sabe que la corriente en el circuito de la figura es de:
i0 = 50 e-8000t (sen 6000t+2 sen6000t) A Para t ≥ 0+. Determine
v1(0+) y v2(0+) (3 Créditos)
e ax
ax
(a.senbx  b cos bx)
 e .senbx.dx  2
a  b2
30) No hay energía almacenada en los inductores L1 y L2 en el
momento en que se abre el interruptor en el circuito que se
muestra en la figura.
a) Deduzca las expresiones para las corrientes i1(t) e i2(t) para t ≥
0.
b) Utilice las expresiones que se obtuvieron en (a) para calcular
i1(∞) e i2(∞). (4 Créditos)
6) No hay energía almacenada en el capacitor del circuito de la
figura cuando el interruptor 1 se cierra en t = 0. Tres
microsegundos después, se cierra el interruptor 2. Determine a)
v0(t) para t  0+.(3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
Evaluación TP 7 – Respuesta de circuitos RLC
1) En el circuito de la figura el resistor se ajustó para
amortiguamiento crítico. El voltaje inicial del capacitor es igual a
90 V y la corriente inicial en el inductor corresponde a 24 mA.
a) Encuentre el valor numérico de R.
b) Determine los valores numéricos de i y de di/dt
inmediatamente después de que se cierra el interruptor.
c) Encuentre vC(t) para t ≥ 0
(5 Créditos)
2) El interruptor en el circuito de la figura ha estado abierto
bastante tiempo antes de cerrarse en t = 0. Determine
V0 (t) para t ≥ 0. (5 Créditos)
RECUPERATORIO
3) En el circuito de la figura ha estado en operación durante
bastante tiempo. En t = 0, el voltaje disminuye repentinamente
hasta 100 V. Encuentre v0 (t) para t ≥ 0.
(5 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
4) El interruptor en el circuito de la figura ha estado abierto bastante
tiempo antes de cerrarse en t = 0. Determine V0 (t) para t ≥ 0. (5
Créditos)
Evaluación TP 8 – Análisis senoidal en estado estable
5) Una inductancia de 20 mH, un capacitor de 400uF y una
resistencia de 5Ω se conectan a una fuente de tensión v= 10
sen(500t +45º) V.
d) Indicar los valores de las reactancias, susceptancias y
también las impedancias y admitancias de cada elemento.
e) Determinar la impedancia total si los elementos se conectan
b1) en serie, b2) en paralelo.
f) Obtener los fasores tensión y corriente en cada elemento y
los totales cuando se combinan c1) en serie, c2) en paralelo.
g) Indicar las expresiones de la corriente i(t) que entrega el
generador para la conexión d1) serie, d2) paralelo.
h) Tomando un eje horizontal como referencia para medir la
fase, grafique los fasores del inciso (c), tomando escala de
tensiones de 2V/cm y de corrientes 0,5 A/cm. Realizar un
gráfico para cada combinación.
(3
Créditos)
6)
El amplificador operacional en el circuito de la figura es ideal.
El voltaje de la fuente corresponde a vg = 10 cos 2.105.t V.
TEORÍA DE CIRCUITOS I
¿Qué tan pequeña puede ser C0 antes que el voltaje de salida de
estado permanente ya no sea una forma de onda senoidal pura
debida a la saturación del A.O.? (3 Créditos)
7) Determinar la impedancia de Thévenin que se observa al mirar
hacia adentro de los terminales a,b del circuito de la figura si la
frecuencia de operación es de 25 krad/s. (4 créditos)
Evaluación TP 9/10 – Potencia de C.A. – Circuitos Trifásicos
8) La fase b de un sistema trifásico balanceado de secuencia
negativa presenta en la carga una tensión vBN= 220
cos(377t+15º) V. La corriente es de 10 A por fase en la carga
en configuración triángulo, y posee un factor de potencia en
adelanto de 0,866.
i) Exprese el conjunto de tensiones entre fase y neutro tanto
como el conjunto de tensiones en las fases de la carga.
j) Exprese el conjunto de corrientes de fase en la carga y el de
línea.
k) Dibuje un esquema fasorial que represente las tensiones y a
parte otro con las corrientes. (Escalas: 100V/cm – 5A/cm)
l) Indicar la potencia activa, reactiva, aparente y compleja en
cada fase de la carga y la total. Representar el triángulo de
potencia por fase y total.
m) ¿Con qué elemento, de qué valor y en qué configuración lo
combinará, para obtener un factor de potencia unitario en el
extremo de la línea que alimenta a la carga? (3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
9)
En un sistema trifásico de secuencia positiva, mediante el
método de los dos wattímetros se han medido 170,82 W de
potencia consumida por una caja negra que se sabe contiene
una carga balanceada. La bobina amperométrica del wattímetro
Nº1 se conectó en la línea a y la del Nº2 a la línea c. Si el factor
de potencia por fase es de 0,2588 en adelanto y la magnitud
de la potencia medida por el wattímetro Nº 2 es de 98,62 W,
indique:
a.
b.
El esquema de conexionado de los Wattímetros. (1/4)
La potencia medida por el Nº1. Justifique la respuesta.
(3/4) (4 Créditos)
3) Una línea trifásica tiene una impedancia de 0,1 + j0,8 Ω/Φ. La
línea alimenta dos cargas trifásicas balanceadas que se conectan
en paralelo. La primera carga está absorbiendo un total de 630 kW
y 840 kVAR magnetizantes (Factor de potencia en atraso). La
segunda está conectada en estrella y tiene una impedancia de
15,36 – j4,48 Ω/Φ. El voltaje de línea a neutro en el extremo de la
carga de la línea corresponde a 4000 V. ¿Cuál es la magnitud del
voltaje de línea en el extremo de la fuente de la línea? (3 créditos)
RECUPERATORIO
10) Un sistema trifásico balanceado de secuencia positiva presenta
en la carga una tensión vAB= 220 cos(377t-30º) V. La corriente
de la carga en configuración estrella es de 10 A por fase, el
factor de potencia en la carga es 0,866 en atraso.
n) Exprese el conjunto de tensiones entre líneas tanto como el
conjunto de tensiones en las fases de la carga.
o) Exprese el conjunto de corrientes de fase en la carga y el de
línea.
p) Dibuje un esquema fasorial que represente las tensiones y
aparte otro con las corrientes. (Escalas: 100V/cm – 5A/cm)
q) Indicar la potencia activa, reactiva, aparente y compleja en
cada fase de la carga y la total. Representar el triángulo de
potencia por fase y total.
r) ¿Con qué elemento, de qué valor y en qué configuración lo
combinará, para obtener un factor de potencia unitario en el
extremo de la línea que alimenta a la carga? (3 Créditos)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
a) Encuentre la lectura de cada wattímetro en el circuito que se
muestra en la figura, si ZA = 60 ∟-30º Ω, ZB= 24 ∟+30º, ZC=80
∟0º .
b) Demuestre que la suma de las lecturas de los watímetros
corresponde a la potencia promedio total que se entrega a la carga
trifásica desbalanceada. (4 créditos)
4) A carga máxima, un motor de inducción trifásico de 149,2 kW
(200 hp) disponible comercialmente opera con una eficiencia de
96% y a un factor de potencia de 0,92 retrasado. El motor se
alimenta de un tomacorriente trifásico con un valor nominal en
voltaje de línea de 380 V.
a. ¿Cuál es la magnitud de la corriente de línea que se
extrae del tomacorriente de 380 V?
b. Calcule la potencia reactiva entregada al motor. (3
créditos)
Evaluación TP 11/12 – Resonancia – Circuitos acoplados
magnéticamente
s) Un circuito resonante serie posee los siguientes elementos
R=100, L=10mH, C=1nF, se alimenta con un voltaje sinusoidal de
√2 Vpp= 10V.
a. Obtener los valores de ωS, XL y XC en resonancia, Q, BW y
frecuencias de corte.
b. Graficar en forma prolija y calculando como mínimo los
valores a las frecuencias de resonancia y de corte para cada
gráfico: (Recomendación: adopte escalas acordes a los
valores a representar, e indique las mismas)
TEORÍA DE CIRCUITOS I
I. Módulo y fase de la
impedancia en función de la
frecuencia.
II. Módulos de los voltajes sobre los elementos en función de
la frecuencia. (3 Créditos)
11) Plantear las ecuaciones de corrientes de malla para el circuito de
la figura: (3 Créditos)
a)Si N1 es igual a 2520 vueltas, ¿cuántas vueltas deben
formarse en el devanado N2 del transformador ideal de
modo que la potencia promedio máxima se entregue a la
carga de 50 Ω. b) Encuentre el voltaje V1.(4 créditos)