INGENIERÍA BIOMÉDICA CIRCUITOS ELÉCTRICOS TALLER ANÁLISIS DE CIRCUITOS 2

INGENIERÍA BIOMÉDICA
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
TALLER ANÁLISIS DE CIRCUITOS 2
1.
Use el método de voltajes de nodo para calcular Vo en el circuito de la figura.
a.
b.
c.
2.
Utilice el método de voltajes de nodo para calcular V1 y V2 en el circuito mostrado en la figura.
a.
b.
3.
4.
a. Use el método de voltajes de nodo para calcular Vo en el circuito de
la figura.
b. Calcule la potencia absorbida por la fuente dependiente.
c. Calcule la potencia total desarrollada por las fuentes independientes.
Use el método de corrientes de malla para calcular la potencia total disipada en el circuito de la
figura.
5.
a. Use el método de corrientes de malla para calcular las corrientes de
rama ia, ib e ic en el circuito de la figura.
b. Repita (a) si la polaridad de la fuente de 64 V se invierte.
6.
a. Use el método de corrientes de malla para calcular cuánta potencia
entrega la fuente de corriente de 30 A al circuito de la figura.
b. Calcule la potencia entregada al circuito.
a. Verifique su respuesta mostrando que la potencia total desarrollada en el circuito es igual a
la potencia total disipada.
7.
a. Usando el método de corrientes de malla resuelva para i el circuito
que se muestra en la figura.
b. Calcule la potencia entregada por la fuente de corriente
independiente.
c. Calcule la potencia entregada por la fuente de voltaje dependiente.
8.
a. Use el método de corrientes de malla para calcular Vo en el circuito
de la figura.
b. Calcule la potencia entregada por la fuente dependiente.
9.
Calcule el equivalente Thévenin con respecto a las terminales a, b para el circuito.
a.
b.
c.
10.
a. Calcule el equivalente Thévenin con respecto a las terminales a, b
para el circuito de la figura encontrando el voltaje de circuito abierto
y la corriente de corto circuito.
b. Calcule la resistencia Thévenin removiendo las fuentes independientes. Compare su
resultado con la resistencia Thévenin encontrada en (a).
11. Determine Io y Vo en el circuito de la figura cuando Ro es 0, 2, 6, 10, 15, 20, 30, 40, 50 y 70 .
12. Encontrar i2 y v 1 en el siguiente circuito.
13. El interruptor del siguiente circuito ha estado cerrado durante mucho tiempo. a) Encontrar i L para
t<0. b) Justo después de abrir el interruptor encuentre i L(0+). c) Encuentre iL(∞). d) Obtenga una
expresión de iL(t) para t>0.
R1
20
t=0
SW1
SW-SPST
L1
0.5H
V1
R2
100V
5
V2
100V
14. Sea v= -12 u(-t) + 24 u(t) V en el circuito de la siguiente figura. Encuentre a) v c(t) y b) i(t). c)
Grafique ambos resultados.
R3
10k
i
V
R4
20k
vc
C1
300nF
15. En un estudio de modelación de una membrana celular se consideraron los siguientes factores: La
corriente iónica ingresando hacia el interior celular por un canal específico, la resistencia que opone
la membrana al paso de cualquier sustancia y el efecto capacitivo de la membrana ya que ésta es un
material dieléctrico entre dos placas que se pueden tomar como conductoras. Los gráficos que se
muestran a continuación resumen el resultado de la modelación.
Exterior celular
Resistencia
Canal
iónico
Exterior celular
Capacitancia
Interior celular
Interior celular
Para el modelo propuesto encuentre ic(t), vc(t), para vc(0)=0. Sabiendo que:
a. i(t)= I.
b. i(t)=Ipcos(t+).
16. Encontrar la respuesta al escalón solicitada para los circuitos que se muestran a continuación:
CIRCUITO A
Encontrar: i(t), vc(t), vR(t), vL(t),
CIRCUITO B:
Encontrar: v(t), ic(t), iR(t), iL(t),
En donde Ri=(Tres últimos números de su cédula por 1K). Ci=(Tres últimos números de su
cédula por 1F). Li=(Tres últimos números de su cédula 1mH.).
Además determinar:
a. El tipo de respuesta (sobreamortiguada, subamortiguada o críticamente amortiguada).
b. Encontrar el valor de R que hace la respuesta críticamente amortiguada.
c. Encontrar el valor de las respuestas para t= 10ms.
17. Encuentre iL(t) para el circuito que se muestra a continuación. Sabiendo que I = 5u(-t) A.
C2
0.2F
L2
I
1H
R5
2
18. Después de estar abierto por mucho tiempo, el interruptor en el circuito de la siguiente figura se
cierra en t=0. Para t>0, encontrar a) vc(t): b) isw(t)
L3
1.6H
I1
10mA
t=0
SW2
R6 vc
C3
20k
5nF
SW-SPST
isw
19. Considere el voltaje senoidal:
v = 170 cos(120t – 60º)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
¿Cuál es la amplitud máxima del voltaje?
¿Cuál es la frecuencia en Hertz?
¿Cuál es la frecuencia en radianes por segundo?
¿Cuál es el ángulo de fase en radianes?
¿Cuál es el ángulo de fase en grados?
¿Cuál es el periodo en milisegundos?
¿Cuál es el primer momento después de que t = 0 que v = 170 V ?
La función senoidal se corre 125/18 ms hacia la izquierda a lo largo del eje del tiempo.
¿Cuál es la expresión para v (t)?
¿Cuál es el número mínimo de milisegundos que la función debe correrse a la derecha si la
expresión para v(t) es 170 sen(120t) V?
¿Cuál es el número mínimo de milisegundos que la función debe correrse hacia la
izquierda si la expresión para v(t) es 170 cos(120t) V?
20. Utilice el concepto del fasor para combinar las siguientes funciones senoidales en una sola expresión
trigonométrica:
a. Y = 100 cos( 300t + 45º) + 500 cos(300t - 60º)
b. Y = 250 cos( 377t + 30º) - 150 sen(377t + 140º)
c. Y = 60 cos( 100t + 60º) - 120 sen(100t - 125º) + 100 cos(100t + 90º)Y
d. Y = 100 cos( wt + 40º) + 100 cos( wt + 160º) + 100 cos( wt – 80º)
21. El circuito de la figura está operando en el estado permanente senoidal. Determine la expresión de
estado permanente para Vo(t) si Vg = 64 cos 8000t V.
22. Determine la expresión de estado permanente para Io (t) en el circuito en la figura si,
cos5000t mV.
Vs = 750
23. La frecuencia de una fuente de voltaje senoidal en el circuito de la figura se ajusta hasta que la
corriente Io esté en la fase con Vg (El ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es cero o el ángulo
de la impedancia es cero)
a. Determine la frecuencia en hertz.
b. Determine la expresión de estado permanente para Io (a la frecuencia encontrada en a.) si
Vg = 10 cos wt V.
24. El circuito que se muestra en la figura está operando en el estado permanente senoidal. Determine el
valor de w si:
Io = 100 sen(wt + 81.87º) mA
Vg = 50 cos(wt – 45º) V.
25. Encuentre Zab en el circuito que se muestra en la figura cuando el circuito se encuentra operando a
una frecuencia de 1.6 Mrad/s. Sugerencia: Coloque una fuente auxiliar de un voltaje Vo de amplitud
1V entre a y b y encuentre la corriente Io entrando al inductor, luego Zab es Vo/Io.
26. Determine la admitancia Yab (admitancia: inverso de la impedancia Y=1/Z) en el circuito que se
observa. Exprese Yab en forma polar y rectangular. Proporcione el valor de Yab en milimhoms
(siemens).
27. Determine la impedancia de Zab en el circuito observado. Exprese Zab tanto en forma polar como
rectángular.
28. Use el concepto de divisor de corriente para determinar la expresión de estado permanente
correspondiente a Io en el circuito que se observa si Ig = 125 cos(500t) mA.
29. Utilice el concepto de divisor de voltaje para encontrar la expresión de estado permanente relativa a
Vo (t) en el circuito de la figura si Vg = 745 cos 5000t V.
30. Determine la expresión de estado permanente para Vo (t) en este circuito utilizando la técnica de
transformación de fuente. Las fuentes de voltaje senoidal son:
V1 = 240 cos(4000t + 53.13º) V.
V2 = 96 sen(4000t) V.
31. La corriente fasorial Ib en el circuito que se muestra en la figura es 5  45º A.
a. Determine Ia, Ic y Vg.
b. Si w = 800 rads/s, escriba las expresiones para Ia(t), Ic(t) y Vg(t).
32. La fuente de voltaje senoidal en el circuito de la figura está generando un voltaje igual a 247.49 cos
(1000t + 45º)
a. Determine el voltaje Thévenin con respecto a las terminales a y b.
b. Determine la impedancia de Thévenin con respecto a las terminales a y b.
c. Dibuje el equivalente Thévenin.
33. Determine el circuito equivalente de Norton con respecto a las terminales a,b para el circuito
presente.
34. Determine el circuito equivalente Thévenin con respecto a las terminales a,b.
35. Utilice el método de voltajes de nodo para determinar Vo.
36. Utilice el método de corriente de malla para determinar la expresión de estado permanente para Vo
en el circuito que se observa en la figura si Vg es igual a 72 cos 5000t V.
37. Emplee el método de voltaje de nodo para determinar la expresión de estado permanente para Vo (t)
en el circuito de la figura si:
Vg1 = 10 cos (5000t + 53.13º) V.
Vg2 = 8 sen 5000t V.
“Un ingeniero debe combinar los elementos propios de su saber con elementos propios de la cultura y
ante todo con una alta sensibilidad social, es decir, ser un ingeniero integral” R.T.