practicas de conceptos basicos de electronica

2013

Electrónica I.I.E. José Martín Álvarez Hernández

PRÁCTICAS DE CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA Este documento es un breve repaso para los alumnos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales Administrativos de la Universidad de Xalapa debido a que esto es indispensable para poder comprender la respuesta de otros dispositivos electrónicos con mayor complejidad

Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Contenido Manual de Prácticas ............................................................................................................................ 3

Cálculo de la Corriente que pasa por los Resistores. .......................................................................... 3

Ejemplo 1. ........................................................................................................................................ 3

Ejercicio 1. ................................................................................................................................... 4

Ejemplo 2. ........................................................................................................................................ 5

Ejercicio 2. ................................................................................................................................... 7

Ejemplo 3. ........................................................................................................................................ 8

Ejercicio 3. ................................................................................................................................. 10

Ejemplo 4. ...................................................................................................................................... 11

Ejercicio 4. ................................................................................................................................. 15

Ejemplo 5. ...................................................................................................................................... 16

Ejercicio 4. ................................................................................................................................. 21

Bibliografía. ....................................................................................................................................... 21

Anexos 1. ........................................................................................................................................... 22

Anexo 2. ............................................................................................................................................. 24

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Manual de Prácticas

Cálculo de la Corriente que pasa por los Resistores.

Ejemplo 1. Para calcular la corriente que pasa por el resistor del siguiente circuito se aplica lo que es la ley de ohm.

Aplicamos esta fórmula de la ley de Ohm:

𝑉 = 𝑅𝐼

Despejamos la corriente que queremos saber y sustituimos los parámetros.

𝐼 =𝑉𝑅

=5𝑉

230Ω= 21.73𝑚𝐴

La siguiente figura es una simulación hecha en Proteus.

En la siguiente figura podemos observar cómo se conecta físicamente el dispositivo.

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013

De la siguiente manera podemos hacer la medición de lo que es la corriente que pasa por el circuito.

Ejercicio 1. Como ejercicio calcular la corriente del mismo circuito con una resistencia comercial (la que más se le aproxime). Esto lo podemos encontrar en las tablas de resistencias comerciales puestas en el anexo.

Calcular la corriente total del circuito anterior con una resistencia comercial, simularlo en proteus, hacer una medición físicamente y anotar sus conclusiones.

Nota: Los valores de las resistencias comerciales las podemos encontrar en el anexo 1.

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Ejemplo 2. Es la misma corriente que pasa por el resistores debido a que están conectados en serie, sin embargo la caída de tensión que se encuentra en cada uno de ellos es diferente por la resistencia que presenta cada uno de ellos.

Podemos sacar la resistencia equivalente de esta manera:

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2


𝑉 = 𝑅𝑇𝐼

Despejamos la corriente que queremos saber y sustituimos los parámetros.

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=𝑉

𝑅1 + 𝑅2=

5𝑉(1.3𝑘Ω)(950Ω)

= 2.22𝑚𝐴

Posteriormente podemos calcular la caída de tensión que se encuentra en cada resistor

𝑉𝑅1 = 𝑅1 ∗ 𝐼 = (1.3𝑘Ω)(2.22𝑚𝐴) = 2.88𝑉

𝑉𝑅2 = 𝑅2 ∗ 𝐼 = (950Ω)(2.22𝑚𝐴) = 2.11𝑉


Cálculo de la corriente total.

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Cálculo de las caídas de tensión.

De la siguiente figura podemos observar cómo se conecta físicamente el dispositivo.

En la siguiente figura podemos observar cómo se conecta físicamente el dispositivo para medir la corriente que pasa por el circuito.

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En la siguiente figura podemos observar cómo se conecta físicamente el dispositivo para medir las caídas de tensión.

Ejercicio 2. Calcular la corriente total y las caídas de tensión de cada resistencia del circuito anterior con una resistencia comercial, simularlo en proteus, hacer una medición físicamente y anotar sus conclusiones.


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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Ejemplo 3. Es el mismo voltaje que se encuentra en cada resistencia debido a que están conectados en paralelo, sin embargo la corriente que fluye dentro de cada resistencia es diferente ya que la corriente total que fluye se divide en 2 flujos con una cierta cantidad, dependiendo del valor de la resistencia.


𝑉 = 𝑅𝑇𝐼

Despejamos la corriente que queremos saber y sustituimos los parámetros sabiendo que las resistencias contienen la misma tensión.

𝐼1 =𝑉𝑅1𝑅1

=5𝑉

240Ω= 20.83𝑚𝐴

𝐼2 =𝑉𝑅2𝑅2

=5𝑉

340Ω= 14.70𝑚𝐴

Posteriormente podemos calcular la corriente total del circuito.

𝐼𝑇 = 𝐼1 ∗ 𝐼2 = (20.83𝑚𝐴)(14.70𝑚𝐴) = 35.53𝐴


Cálculo de la corriente total.

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Cálculo de las caídas de tensión.



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Ejercicio 3. Calcular la corriente total y la corriente que pasa por cada resistor del circuito anterior con una resistencia comercial, simularlo en proteus, hacer una medición físicamente y anotar sus conclusiones.


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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Ejemplo 4. Para el cálculo del siguiente circuito es necesario aplicar el método de mayas.


𝑉 = 𝑅𝑇𝐼

Lo primero que se hará, es hacer un primer análisis de la primera maya y posteriormente un análisis de la segunda maya con la intención de que quede en cada maya una ecuación con dos incognitas.

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑉𝑅1 + 𝑉𝑅2 − 𝑉𝑅2

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐼1𝑅1 + 𝐼1𝑅2 − 𝐼2𝑅2

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = (160)𝐼1 + (270)𝐼1 − (270)𝐼2

5𝑉 = (430)𝐼1 − (270)𝐼2

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = −𝑉𝑅2 + 𝑉𝑅2 − 𝑉𝑅3 + 𝑉𝑅4

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = −𝐼1𝑅2 + 𝐼2𝑅2 + 𝐼2𝑅3 + 𝐼2𝑅4

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (270)𝐼2 + (340)𝐼2 + (225)𝐼2

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2

De la segunda ecuación que obtuvimos, despejamos 𝐼1 para sacar su valor

(270)𝐼1 = (835)𝐼2

𝐼1 = �835270

� 𝐼2

𝐼1 = (3.0925)𝐼2

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Posteriormente lo sustituimos en la primera ecuación

5𝑉 = (430)(3.0925)𝐼2 − (270)𝐼2

5𝑉 = (1059.81)𝐼2

𝐼2 =5𝑉

1059.81= 4.7178𝑚𝐴

Posteriormente 𝐼2 lo sustituimos en la segunda ecuación para obtener 𝐼1

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)(4.7178𝑚𝐴)

𝐼1 =(835)(4.7178𝑚𝐴)

(270)= 14.59𝑚𝐴

Para comprobar nuestro análisis, podemos sustituir nuestros valores de corriente en una ecuación.

5𝑉 = (430)(14.59𝑚𝐴) − (270)(4.7178𝑚𝐴) ≈ 5.002𝑉

Posteriormente podemos calcular la corriente total del circuito.

𝐼𝑇 = 𝐼1 + 𝐼2 = (14.59𝑚𝐴) + (4.7178𝑚𝐴) = 19.30𝑚𝐴

Cálculo para las caídas de tensión en cada resistencia:

𝑉𝑅1 = 𝑅1𝐼1 = (160)(14.70𝑚𝐴) = 2.33𝑉

𝑉𝑅2 = 𝑅2𝐼𝑇 = 𝑅2(𝐼1 − 𝐼2) = (270)(14.59𝑚𝐴− 4.7178𝑚𝐴) = (270)(9.87𝑚𝐴) = 2.66𝑉

𝑉𝑅3 = 𝑅3𝐼2 = (340)(4.7178𝑚𝐴) = 1.60𝑉

𝑉𝑅4 = 𝑅4𝐼2 = (225)(4.7178𝑚𝐴) = 1.06𝑉


Cálculo de la corriente que pasa por cada malla.

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Cálculo de las caídas de tensión en cada resistencia.

Cálculo de las caídas y la corriente que circula por cada resistencia.

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 De la siguiente figura podemos observar cómo se conecta físicamente el dispositivo.



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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Ejercicio 4. Calcular la corriente total y las caídas de tensión de cada resistencia del circuito anterior con una resistencia comercial, simularlo en proteus, hacer una medición físicamente y anotar sus conclusiones.


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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Ejemplo 5. Para el cálculo del siguiente circuito es necesario aplicar el método de mayas.


𝑉 = 𝑅𝑇𝐼

Lo primero que se hará, es hacer un primer análisis de la primera maya, posteriormente un análisis de la segunda maya y para finalizar la tercera maya con la intención de que quede en cada maya una ecuación con tres incognitas.

𝑉1 = 𝑉𝑅1 + 𝑉𝑅2 − 𝑉𝑅2

𝑉1 = 𝐼1𝑅1 + 𝐼1𝑅2 − 𝐼2𝑅2

𝑉1 = (160)𝐼1 + (270)𝐼1 − (270)𝐼2

5𝑉 = (430)𝐼1 − (270)𝐼2

0 = −𝑉𝑅2 + 𝑉𝑅2 − 𝑉𝑅3 + 𝑉𝑅4 − 𝑉𝑅4

𝑉𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = −𝐼1𝑅2 + 𝐼2𝑅2 + 𝐼2𝑅3 + 𝐼2𝑅4 − 𝐼3𝑅4

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (270)𝐼2 + (340)𝐼2 + (225)𝐼2 + (225)𝐼3

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2 − (225)𝐼3

𝑉2 = 𝑉𝑅4 − 𝑉𝑅4 + 𝑉𝑅5

𝑉1 = 𝐼3𝑅4 − 𝐼2𝑅4 + 𝐼3𝑅5

𝑉1 = (225)𝐼3 − (225)𝐼2 + (360)𝐼3

−5𝑉 = −(225)𝐼2 − (585)𝐼3

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Posteriormente vamos a sacar la determinante tomando en cuenta solo los valores de las corrientes (se puede encontrar más información de cómo resolver este tipo de ejercicios en el anexo 2), como se muestra en el siguiente esquema:

0 = (430)𝐼1 − (270)𝐼2

0 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2 − (225)𝐼3

0 = −(225)𝐼2 − (585)𝐼3

𝐷 = �430 −270 0−270 835 −225

0 −225 585�

𝐷 = �(430) � 835 −225−225 585 �� − �(−270) �−270 0

−225 585�� + �(0) �−270 0835 −225��

𝐷 = {(430)[(835 ∗ 585)(−225 ∗ −225)]} − {(−270)[(−270 ∗ 585)(−225 ∗ 0)]} + 0

𝐷 = {(430)[437850]}— (−270)[−157950] + 0

𝐷 = {188275500} − {42646500} + 0

𝐷 = 145629000

Ahora sustituiremos los valores de voltaje en lo que es la corriente ∆𝐼1

5𝑉 = (0)𝐼1 − (270)𝐼2

0𝑉 = (0)𝐼1 + (835)𝐼2 − (225)𝐼3

−5𝑉 = −(225)𝐼2 − (585)𝐼3

∆𝐼1 = �5 −270 00 835 −225−5 −225 585

�

∆𝐼1 = �(5) � 835 −225−225 585 �� − �(0) �−270 0

−225 585�� + �(−5) �−270 0835 −225��

∆𝐼1 = {(5)[(835 ∗ 585)(−225 ∗ −225)]} − 0 + {(−5)[(−270 ∗ −225)(0 ∗ 835)]}

∆𝐼1 = {(5)[437850]} − 0 + {(−5)[60750]}

∆𝐼1 = {2189250} − 0 + {303750}

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∆𝐼1 = 1885500


5𝑉 = (430)𝐼1 − (0)𝐼2

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (0)𝐼2 − (225)𝐼3

−5𝑉 = −(0)𝐼2 − (585)𝐼3

∆𝐼2 = �430 5 0−270 0 −225

0 −5 585�

∆𝐼2 = �(430) � 0 −225−5 585 �� − �(−270) � 5 0

−5 585�� + �(0) �5 00 −225��

∆𝐼2 = {(430)[(0 ∗ 585)(−5 ∗ −225)]} − {(−270)[(5 ∗ 585)(−5 ∗ 0)]} + 0

∆𝐼2 = {(430)[−1125]}— (−270)[2925] + 0

∆𝐼2 = {−483750} + {789750} + 0

∆𝐼2 = 306000


5𝑉 = (430)𝐼1 − (270)𝐼2

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2 − (0)𝐼3

−5𝑉 = −(225)𝐼2 − (0)𝐼3

∆𝐼3 = �430 −270 5−270 835 0

0 −225 −5�

∆𝐼3 = �(430) � 835 0−225 −5�� − �(−270) �−270 5

−225 −5�� + �(0) �−270 5835 0��

∆𝐼3 = {(430)[(835 ∗ −5)(−225 ∗ 0)]} − {(−270)[(−270 ∗ −5)(−225 ∗ 5)]} + 0

∆𝐼3 = {(430)[−4175]}— (−270)[2475] + 0

∆𝐼3 = {−1195250} + {668250} + 0

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∆𝐼3 = −1127000

Para obtener el valor de las corrientes es necesario hacer las siguientes operaciones:

𝐼1 =∆𝐼1𝐷

=1885500

145629000= 12.947𝑚𝐴

𝐼2 =∆𝐼2𝐷

=306000

145629000= 2.101𝑚𝐴

𝐼3 =∆𝐼3𝐷

=−1127000145629000

= −7.738𝑚𝐴

Para comprobar nuestro análisis, podemos sustituir nuestros valores de corriente en una ecuación, en nuestro caso la sustituiremos en la segunda ecuación:

0𝑉 = −(270)𝐼1 + (835)𝐼2 − (225)𝐼3

0𝑉 = [(−270)(12.947𝑚𝐴)] + [(835)(2.101𝑚𝐴)]− [(225)(−7.738𝑚𝐴)]

0𝑉 ≈ −0.000305𝑉

Cálculo para las caídas de tensión en cada resistencia:

𝑉𝑅1 = 𝑅1𝐼1 = (160)(12.947𝑚𝐴) = 2.07𝑉

𝑉𝑅2 = 𝑅2𝐼𝑇 = 𝑅2(𝐼1 − 𝐼2) = (270)(12.947𝑚𝐴 − 2.101𝑚𝐴) = (270)(10.846𝑚𝐴) = 2.928𝑉

𝑉𝑅3 = 𝑅3𝐼2 = (340)(2.101𝑚𝐴) = .71𝑉

𝑉𝑅4 = 𝑅4(𝐼2 − 𝐼3) = (225)(2.101𝑚𝐴− (−7.738𝑚𝐴)) = (225)(9.839𝑚𝐴) = 2.21𝑉

𝑉𝑅5 = 𝑅3𝐼3 = (360)(−7.738𝑚𝐴) = −2.785𝑉


Cálculo de la corriente que pasa por cada malla.

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Cálculo de las caídas de tensión en cada resistencia.

Cálculo de las caídas y la corriente que circula por cada resistencia.


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Ejercicio 4. Calcular la corriente total y las caídas de tensión de cada resistencia del circuito anterior con una resistencia comercial, simularlo en proteus, hacer una medición físicamente y anotar sus conclusiones.


Bibliografía. http://www.oocities.org/mx/aescamifime/temas/determinantes/determinantesa.htm

http://www.eplc.umich.mx/salvadorgs/matematicas1/contenido/CapVI/6_7_met_geom.htm

http://www.sapiensman.com/matematicas/matematicas96f.php

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Anexos 1. Tabla de resistencias comerciales

Código de colores de las resistencias

Simplificación de las resistencias comerciales

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Prácticas de Conceptos Básicos de Electrónica 2013 Anexo 2.

Resolver el Sistemas de Ecuaciones Lineales dado usando la Regla de Cramer.

Solución: Realizaremos cuatro pasos en la solución de un Sistema de Ecuaciones Lineales que son las siguientes:

Se calcula el delta del Sistema (∆s) formado por los Coeficientes del sistema de ecuaciones lineales. (por cualquier método)

Conclusión: como hay solución única.

Calculamos ahora las deltas: y quedando formados como sigue:

* * *

Observen como los términos constantes ocupan la columna de la incógnita a calcular. (marcada con asterisco) quedando:

Los cálculos se dejan como ejercicio al estudiante.

Se calculan las incógnitas x, y y z usando la regla Cramer.

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Se comprueba la solución por sustitución en cualquiera de las ecuaciones dadas.

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