Análisis de Circuitos

Análisis de Circuitos
J. Banqueri, F. Jiménez-Molinos, A.J. Palma, and S. Cuadros
Depto. Electrónica y Tecnologı́a de Computadores
{banqueri,jmolinos,ajpalma,susanacuadros}@ugr.es
1.
Temario teórico detallado
1. Redes eléctricas. Elementos de circuito. Leyes de Kirchhoff
Fundamentos del Análisis de Redes. Magnitudes fundamentales. Voltaje.
Corriente.
Elementos de un Circuito. Elementos pasivos. Ley de Ohm. Elementos
activos. Potencia y energı́a en un elemento. Criterio de signos.
Representación de Circuitos. Topologı́a de Circuitos.
Leyes de Kirchhoff.
2. Métodos de análisis de circuitos eléctricos
Agrupación de elementos. Elementos en serie. Elementos en paralelo.
Resistencia equivalente.
Principio de Superposición
Divisores
Transformación de Fuentes
Métodos sistemáticos de análisis de circuitos: Método de los Nudos.
Método de las Mallas
Equivalentes Thevenin y Norton
3. Elementos reactivos. Respuesta transitoria
Regı́menes permanente y transitorio
Elementos pasivos en régimen transitorio
Cálculo de condiciones iniciales y finales. Ejemplos
Análisis en régimen transitorio. Respuesta natural y forzada.
Respuesta de circuitos con un solo elemento reactivo. Circuitos RC y
RL. Constante de tiempo
Respuesta de circuitos con dos elementos reactivos. Circuitos RLC serie
y paralelo. Nociones de ecuaciones diferenciales de segundo orden.
4. Régimen permanente sinusoidal
Señales sinusoidales
Respuesta de un circuito a una señal sinusoidal
Números complejos. Identidades de Euler
Fasores
Impedacias. Relaciones funcionales de elementos pasivos en régimen sinusoidal. Ley de ohm generalizada.
Análisis en régimen sinusoidal
Inducción mutua. Transformadores.
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Función de transferencia en régimen sinusoidal. Conceptos Básicos de
Filtros y respuesta en frecuencia. Diagrama de Bode.
Potencia en régimen sinusoidal.
5. Análisis de circuitos basado en la transformada de Laplace
Introducción a señales y sistemas
Definición de la Transformada de Laplace y Transformada inversa de
Laplace.
Cálculo de transformadas de Laplace. Propiedades de la transformada
de Laplace. Aplicación a Ecuaciones diferenciales sencillas
Circuitos en dominio S. Elementos pasivos en el dominio S. Uso de la
Transformada de Laplace para resolución de circuitos. Ejemplos.
6. Cuadripolos
Conceptos Básicos
Parámetros caracterı́sticos.
Inserción de un cuadripolo en un circuito. Interconexión de Cuadripolos.
2.
Temario y desarrollo de las prácticas
En las clases prácticas se realizan tres tipos de actividades: resolución de
problemas, seminarios y prácticas de laboratorio. A continuación detallamos el
contenido de las últimas dos.
Seminarios:
1. Introducción a los números complejos.
2. Simulación de Circuitos (SPICE).
Prácticas de laboratorio:
1. Manejo de instrumentos para corriente continua. Verificación experimental de la Ley de Ohm y Leyes de Kirchhoff.
2. Teorema de Thèvenin, Principio de Superposición y Efectos de carga en
circuitos de corriente continua.
3. Estudio experimental de circuitos en régimen transitorio.
4. Respuesta en frecuencia de circuitos.
5. Obtención de los parámetros Z e Y de un cuadripolo.
3.
Metodologı́a docente
Las clases teóricas se basan en el uso de la pizarra como elemento fundamental. Debido a las pocas horas teóricas que cuenta la asignatura para desarrollar el
contenido teórico, hay poco tiempo para insertar abundantes ejemplos prácticos
y ejercicios durante las clases teóricas. Esta actividad se realiza fundamentalmente en las clases de problemas, donde sı́ se resuelven numerosos ejemplos,
problemas y se aclaran dudas. Puntualmente (dos o tres veces), se mandan ejercicios obligatorios. También se recomienda la realización de ejercicios de carácter
voluntario. Al final del cuatrimestre se realiza una clase de dudas, previa al examen, que los alumnos valoran como una de las actividades más provechosas para
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ellos. Las prácticas de laboratorio se llevan a cabo en parejas. Antes de las mismas, se recomienda a los alumnos que se lean detenidamente el guión. Además,
durante las sesiones de laboratorio, el profesorado explica las actividades que
deben realizarse.
4.
Sistema de evaluación
Con objeto de evaluar la adquisición de los contenidos y competencias a
desarrollar en la materia, se utiliza un sistema de evaluación diversificado. En el
caso de evaluación continua, se utilizan las siguientes técnicas evaluativas:
Para la parte teórica se realiza un examen final y entregas de ejercicios. La
ponderación de este bloque es de un 65 % para el examen y un 10 % para los
ejercicios obligatorios.
Para la parte práctica se valoran las entregas de los informes/memorias realizados por los alumnos, o en su caso las entrevistas personales con los alumnos
y las sesiones de evaluación. La ponderación de este bloque es de un 25 %.
Es obligatorio asistir a todas las prácticas de laboratorio. En caso de falta
debidamente justificada, el profesorado establecerá una forma adecuada de
recuperar la sesión de prácticas correspondiente.
Para superar la asignatura será requisito imprescindible haber superado el
examen final y la parte práctica independientemente. La calificación global corresponderá a la puntuación ponderada de los diferentes aspectos y actividades
que integran el sistema de evaluación. Ası́, el resultado de la evaluación será una
calificación numérica obtenida mediante la suma ponderada de las calificaciones
correspondientes.
5.
Carencias formativas detectadas
Con el objetivo de conocer la opinión de los estudiantes sobre diversos aspectos de la asignatura, recientemente les hemos propuesto que contesten un
cuestionario sobre la misma. Han contestado 31 estudiantes. En sus respuestas
y en nuestra propia experiencia impartiendo la asignatura basaremos los contenidos de este apartado y del siguiente.
Sólo un 20.0 % de los estudiantes considera que partı́a de una base previa
suficiente para cursar la asignatura. Señalan sus dificultades con parte de los
contenidos matemáticos y, especialmente, con el manejo de los números complejos.
Otro de los aspectos que creemos puede dificultar la superación exitosa de
esta asignatura es que muchos de los estudiantes no han realizado un seguimiento
continuo de la misma. En efecto, todas las preguntas relativas a este aspecto
apuntan a que pocos alumnos han cursado la asignatura al dı́a:
Sólo un 30 % afirma haber seguido la asignatura al dı́a.
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Un 23.3 % afirma participar activamente en clase.
Un 17.24 % afirma asistir con cierta frecuencia a tutorı́as.
Como autocrı́tica, la mayorı́a de los estudiantes que han contestado este
apartado (6 alumnos) cree que deberı́a haber llevado la asignatura al dı́a
aunque no se hayan realizado exámenes parciales.
Cabe esperar que los alumnos que han contestado la encuesta sean precisamente los alumnos que más se han implicado con la asignatura. Por ello, es
lógico pensar que los resultados anteriores son en realidad mucho peores si se
tienen en cuenta el número total de alumnos.
Otras aspectos que han señalado los alumnos son:
Algunos grupos reducidos han perdido varias clases por culpa de los festivos,
que solı́an caer además el mismo dı́a.
Les gustarı́a que se enlazasen los contenidos de la asignatura con situaciones
prácticas reales.
6.
Conclusiones y propuestas de mejora
En general, según la mencionada encuesta, los alumnos están satisfechos con
las prácticas y las clases de problemas, además de con los criterios y procedimientos de evaluación. Muchos son conscientes de las pocas horas de teorı́a de
las que se disponen, aunque les gustarı́a que de alguna manera se hicieran más
ejemplos. Creemos que el principal punto de mejora radica en intentar elevar el
número de alumnos que siguen la asignatura al dı́a. Una forma de hacerlo es a
través de la propuesta de ejercicios, aunque creemos que también debe respetarse la autonomı́a de los alumnos. De hecho, los alumnos creen convenientes para
su aprendizaje la propuesta de problemas, aunque consideran que su carácter
deberı́a ser voluntario (sólo el 25.81 % considera que deberı́an mandarse más
problemas obligatorios, mientras que el 58.06 % cree que deberı́an proponerse
más problemas de carácter voluntario). Por todo ello, se podrı́an proponer más
tareas de este tipo e, incluso, algún examen parcial (a favor de esta propuesta
está el 83.87 % de los estudiantes, y al 93.32 % le gustarı́a, además, que fuesen
eliminatorios).
Además, ligado a un examen parcial, también se podrı́a programar alguna
tutorı́a colectiva en mitad del cuatrimestre, similar a la que se hace al final, pues
es una de las actividades mejor valoradas por los estudiantes.
Referencias
1. Guı́as docentes del Grado en Ingenierı́a de Tecnologı́as de Telecomunicación
(http://grados.ugr.es)