Ejercicios de circuitos electrónicos

CIRCUITO SERIE

Ejercicios

1.Menciónese tres reglas para la corriente, el voltaje y la resistencia en un circuito en serie.


La corriente es la misma en toda la malla o trayectoria cerrada.
El voltaje suministrado por la fuente se divide en cada una de las resistencias o cargas de la malla o trayectoria.
La resistencia total del circuito es igual a la suma de de cada una de las resistencias presentes en la malla o trayectoria cerrada del circuito en serie.


2.Para una corriente dada, ¿Por qué entre mas grandes la resistencia, mayor caída de voltaje a través de ella?


Porque utilizando la ley de Ohm se tiene que

V=I.R

Hay una relación de proporción directa entra los dos miembros de la igualdad, por ello al aumentar la resistencia, con un valor de corriente dado o constante, el voltaje aumenta y por ende hay mayor caída de voltaje en esa resistencia.


3.Dos focos de 300W a 120V se conectan en serie a través de una línea de alimentación de 240V. Si el filamento de uno de los focos se quema ¿El otro sigue funcionando? ¿Por qué? Con el circuito abierto, ¿cuál es el voltaje a través de la fuente? ¿Cuál es el voltaje a través de cada foco?


Si se quema el filamento de uno de los dos focos el otro no funciona ya que se abre el circuito en una de las resistencias y no habrá flujo de corriente en toda la malla.
Con el circuito abierto el voltaje de la fuente sigue siendo el mismo y el voltaje en cada uno de los focos es de 240v.

4.Demuestre que VT = V1 + V2 + V3, entonces Rt = R1+R2+R3.

Tenemos por la ley de Ohm: V=IR

Y que VT = V1+V2+V3

Por ello hacemos lo siguiente:

VT = V1+V2+V3

It.Rt = I1.R1+ I2.R2 + I3.R3

Como la corriente que suministra la fuente es la misma en toda la malla, entonces se puede dejar la ecuación anterior de la siguiente forma:

I.Rt = I.R1 + I.R2 + I.R3

I.Rt = I (R1+R2+R3).

En esta forma se cancela la I (corriente) de ambas partes de la igualdad y la ecuación queda de la siguiente forma:

Rt = R1+R2+R3

Queda la demostración.


5. En una cadena resistiva en serié. ¿Por qué la R más grande disipa la mayor cantidad de potencia?


Porque la R más grande es la que maneja la mayor caída de Voltaje, y claro está que entre mayor sea la carga se va a disipar más calor por la misma caída o utilización de voltaje en la misma.
La relación de proporcionalidad se la puede notar en la ley de Ohm y la relación de la potencia respecto al voltaje y la corriente.


6.Menciónese una aplicación de los circuitos en serie.

Una aplicación sería:

Circuitos para iluminación o series; circuitos de seguridad, que trabajen con condiciones AND donde si se cumple con un requisito se abre o no una compuerta lógica, entre otros.

7. ¿Por qué las reglas para componentes en serie son validas para circuitos de Cd y Ca?

En los circuitos que trabajan corriente alterna y directa lo que difiere son las fuentes que utilizan, por ende se maneja para el análisis una onda senoidal (para CA) o un nivel de voltaje fijo sin variación (en CD), pero las magnitudes físicas son las mismas, o sea, la corriente, el voltaje, entre otras.


8.Un circuito consta de una fuente de voltaje de 10V y de una resistencia R de 10 ohm ¿Cuál es el valor de la corriente en este circuito? ¿Qué resistencia R2 debe añadirse en serie con R1 para reducir la corriente a la mitad? Háganse diagramas para este circuito.


Vf = 10V
R1 = 10 Ω

I = Vf / R1
I = 10V / 10Ω
I = 1 A.

La R2 que debe añadirse se calcula de la siguiente forma:

I = Vf / R1 + R2
I = 10V / (10 + R2)

0,5A = 10V / (10 + R2)
0,5 (10+R2) = 10
5 + 0,5.R2 = 10
0,5.R2 = 10 – 5

0,5.R2 = 5
R2 = 5 / 0,5

R2 = 10 Ω

El diagrama para este circuito sería:

9. Dibújese un diagrama en el que se muestren dos resistencias, R1 y R2, conectadas en serie a una fuente de 100V. a) si la caída de voltaje IR a través de R1 es de 60 V, ¿cuál es la caída de voltaje IR a través de R2? B) Indíquese en el diagrama, la polaridad de las caídas de voltaje a través de R1 y R2. c) Si la corriente que circula a lo largo de R1 es de 1 amperio, ¿Cual es la corriente que circula por R2? D) ¿Cuál es la resistencia total a través de la fuente de voltaje, ¿Cuál es el voltaje a través de R1 y de R2?

Vf = 100V

Vf = V1 + V2


Entonces:

100V = 60V + V2
100V – 60V = V2
40V = V2


Es la caída de voltaje en R2.

Si la corriente que circula por R1 es de 1A la corriente que circula por R2 es la misma ya que el circuito esta en serie.

La R total a través de la fuente de voltaje es:

R1 = V1 / I
R1 = 60V / 1A
R1 = 60 Ω.

R2 = V2 / I
R2 = 40V / 1A
R2 = 40 Ω

Entonces la R total será de R1 + R2 = 60 + 40 = 100 Ω.

El voltaje a través de R1 y R2 es:

V1 = 1A. 60
V1 = 60V.

V2 = 1A. 40V
V2 = 40V.


10. ¿Qué resistencia R1 debe añadirse a un circuito en serie que tiene una R2 de 100 ohmios para limitar la corriente a 0.3 Amp., cuando se aplica un voltaje de 120V? Dibújese un diagrama que muestre el circuito ¿Cual es la potencia disipada por cada resistencia?

I = Vf / R1 + R2
I = 120V / (100 + R2)

0,3A = 120V / (100+ R2)
0,3 (100+R2) = 120
30 + 0,3.R2 = 120
0,3.R2 = 120 – 30

0,3.R2 = 90
R2 = 90 / 0,3

R2 = 300 Ω.


La potencia disipada por cada Resistencia es la siguiente:

Para encontrar la potencia de las resistencias se debe encontrar los voltajes en las Resistencias:


V1 = I. R1
V1 = 0,3 (300)
V1 = 90V

V2 = I. R2
V2 = 0,3 (100)
V2 = 30V


Entonces la potencia sería:

P1 = V1. I1
P1 = 90V. (0,3)
P1 = 27W.

P2 = V2. I2
P2 = 30V. (0,3)
P1 = 9W.


11. Un foco de 100 W consume, normalmente, 0.833 Amp, mientras que uno de 200W consume una corriente de 1.666 Amp. de la línea de alimentación de 120V. Demuéstrese que si estos focos se conectan en serie a una línea de alimentación de 240V y las resistencias no cambian, la corriente que circula en ambos focos es de 1.11 amperios.

P1= 100W
I1 = 0,833


P2 = 200W
I2 = 1,666

Vf = 120V.


El valor de las resistencias se lo puede calcular de la siguiente forma:


P1 = I².R1

Entonces:

R1 = P1 / I²
R1 = 100 / (0.833)²

R1 = 145Ω


R2 = P2 / I²
R2 = 200 / (1,666)²
R2 = 72,05Ω


Conectándose a una línea de 240V sin cambiar de resistencias se tiene que:


I = Vf / (R1+ R2)

I = 240 / 217,5

I = 1,10A.

CIRCUITO PARALELO

1.Se conectan dos ramas a través de una fuente de voltaje de 90 voltios. Por cada rama circula una corriente de 5 amperios. ¿Cuál es el valor de la resistencia equivalente total RT?

Tenemos que:

Vf = 90V.

I1 = 5A.
I2 = 5A.

It = 10A.

Entonces se deduce:

Rt = 90 / 10
Rt = 9Ω.


2. ¿Qué resistencia R en paralelo con una de 50KΩ dará como resultado una RT de 25KΩ?

Se tiene que:

R1 = 50KΩ
Rt = 25KΩ
Rx = desconocida

Según la fórmula para el cálculo de la resistencia total en circuitos paralelos, se tiene que:

{(R1* Rx) / (R1 + Rx)} = Rt

(50 KΩ.* Rx) / 50KΩ + Rx = 25 KΩ
(50 KΩ.* Rx) = 25 KΩ. (50KΩ + Rx).


50KΩ.* Rx = 1250 KΩ.+ 25KΩ * Rx
(50KΩ.* Rx) – (25KΩ * Rx) = 1250 KΩ
25 KΩ*Rx = 1250KΩ
Rx = 1250 KΩ / 25 KΩ
Rx = 50 KΩ.


3.Seleccione la respuesta correcta.

Cuando dos resistencia se conectan en paralelo,

a.La corriente que circula por ambas es la misma
b.El voltaje a través de cada resistencia es el mismo. *******************
c.La resistencia combinada es igual a la suma de las dos resistencias.
d.Cada resistencia debe tener el mismo valor.


4. Dos resistencias, R1 y R2, de 15 y 45Ω respectivamente, se conectan en paralelo a través de una batería de 45V.
a. Dibújese un diagrama.
b. ¿Cuál es el voltaje a través de R1 y R2?
c. ¿Cuáles son los valores de las corrientes que circulan en R1 y R2?
d. ¿Cuál es el valor de la corriente que circula por la línea principal?
e. Calcule el valor de la Rtotal.

El voltaje a través de las resistencias R1y R2 es el mismo que en el de la fuente:


Vf=V1=V2= 45V.


Los valores de las corrientes son:

I1 = V1 / R1
I1 = 45 / 15
I1 = 3A.


I2 = V2 / R2
I1 = 45 / 45
I1 = 1A.

La corriente principal es:

It = I1+ I2
It = 3A + 1A
It = 4A.

El valor de la R total es:

{(R1* R2) / (R1 + R2)} = Rt

(15 * 45) / (15+45) = Rt

675 / 60 = Rt

11.25Ω = Rt.


5. Se conectan dos resistencias, R1 y R2, en paralelo a través de una fuente de voltaje de 60V. La corriente total que circula por la línea principal es de 10amperios. La corriente I1 que circula a lo largo de R1 es de 4 amperios. Dibuje un diagrama del circuito y proporcione los valores de las corrientes I1 e I2 y de las resistencias R1 y R2. ¿Cual es el valor de la resistencia equivalente de las dos ramas a través de la fuente de voltaje?

Tenemos los valores de

Vf = 60V
It = 10 A.

I1 = 4 A.

Entonces las Corrientes serían:


It = I1+I2
10 A = 4 A + I2

Entonces:

I2 = 10 A – 4 A.
I2 = 6 A.

Ahora para el valor de las resistencias se tiene:

R1= V1 / I1
R1= 60/ 4 A
R1= 15Ω

R2= V2 / I2
R2= 60/ 6 A
R1= 10Ω


Para la R total se hace lo siguiente:

{(R1* R2) / (R1 + R2)} = Rt

(15 * 10) / (15+10) = Rt

150 / 25 = Rt

6Ω = Rt.


Se tiene los valores requeridos.

CIRCUITO MIXTO

1.En un circuito mixto, ¿cómo puede determinarse qué resistencias se encuentran en serie y cuáles en paralelo?

Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial o voltaje , todas ellas son recorridas por la misma corriente y las resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial,o voltaje, todas la resistencias tienen la misma caída de tensión.


2.Dibuje un diagrama en el que se muestre un banco formado por dos resistencias que esté en serie con otra resistencia.

3.Explique por qué se conectan componentes en serie-paralelo y muestre un circuito que sirva como ejemplo de su explicación.

Se conectan circuitos en serie paralelo para tener determinado control de las magnitudes electricas como el Voltaje, corriente y resistencia, lo cual hace mas seguro el circuito en instalaciones de gran magnitud donde el flujo de corriente puede ser importante y peligroso.
De alguna manera se puede acoplar o dividir la corriente (cuando se trabaja en paralelo) o el voltaje cuando se trabaja en serie, disminuir o aumentar cargas dependiendo de la conexion de las Resistencias.


4.Mencione dos diferencias entre un circuito abierto y un cortocircuito.

En un circuito abierto no hay flujo de corriente por la interrupcion en el conductor eléctrico, en el corto circuito si hay flujo de corriente, pero de forma infinita (R aprox. es cero).
En un Circuito abierto la R es infinita.


5.Explique la diferencia entre la división de voltaje y la corriente.

La division del Voltaje se hace en circuitos en serie, donde los elementos o cargas del circuito presentan una caida de voltaje o tension y sumando esa magnitud se obtiene el voltaje arrojado por la fuente.
La division de la corriente se presenta en circuitos en paralelo, donde en un nodo se divide la corriente principal en varios flujos dependiendo las mallas presentes en el circuito.


6.Dos resistores de 10Ω se encuentran en serie con una fuente de 100V. Expliqué por qué al agregar en serie una tercera resistencia R de 10Ω, la corriente I disminuye. B) Dos resistores de 10Ω, están en paralelo con una fuente de 100V. Si se añade en paralelo una tercera resistencia R de 10Ω, explique por qué aumenta la corriente I total.