INSTITUTO
TECNOLÓGICO PASCUAL BRAVO
UNIDAD
DE ELECTRICA
PLANEACIÓN
PARA EL DESARROLLO DE CONTENIDOS PROGRAMÁTICOS
PROGRAMA : Tecnología Electrica
ASIGNATURA: ; Analisis
de Circuitos I CÓDIGO
: 045203
DOCENTE : Jesus Ignacio Calle Perez
PERÍODO : 01 -
2013 HORARIO: Martes 18:00-20:00 Jueves 18:00-22:00 GRUPO: 2
SemanaNo.
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Tema
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Descripción de las actividades:
Primer ambiente de aprendizaje
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Descripción de las actividades: segundo ambiente de aprendizaje | Duración de cada actividad | Indicadores del Logro de Competencias que desarrolla en el estudiante cada actividad |
1
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Presentación del curso.
Variables eléctricas
Elementos electricos
TERCER AMBIENTE:
Lectura de documento recomendado.
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·
Exposición
del contenido del curso, la metodología a seguir y la evaluación.
·
Discusión
sobre la importancia de la asignatura.
·
Exposición
de los principios y variables eléctricas. Conceptos básicos y convenciones
·
Repaso
de elementos eléctricos. activos y pasivos
·
Repaso
de conexión de componentes electricos
·
Ejercicios
ilustrativos
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· Consulta bibliográfica para el estudio de los conceptos básicos de la electricidad.
·
Socialización
de la consulta realizada para la unificación de las definiciones básicas.
·
Propuesta
de ejercicios para resolver por fuera de clase
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6 horas
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Reconoce la importancia
de la asignatura dentro del plan de estudio. Argumenta sus posiciones con relación al proceso metodológico y evaluativo. Despierta y recrea el interés hacia nuevos conocimientos y técnicas de aprendizajes en un contexto diferente.
Repasa
los conocimientos previos para el desarrollo de la asignatura.
Adquiere
conocimientos nuevos y trata de aplicarlos.
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2
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Leyes básicas
TERCER AMBIENTE:
Desarrollo de taller sobre R equivalente.
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·
Exposición
de las leyes básicas de los circuitos. Conceptos básicos y convenciones
·
Exposicion
de la ley de ohm y la ley de watt
·
Exposición
e ilustración de otras técnicas de reducción de circuitos: ley de ohm.
Divisores de V y I, transformación de fuentes, corrimiento de fuentes,
conversión estrella-delta y delta-estrella.
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·
Resolver inquietudes de los estudiantes · Socialización de las lecturas realizadas |
6 horas
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Repasa los conceptos
aprendidos en Electrónica básica.
Resuelve
dudas sobre los conceptos básicos.
Aplica
la ley de ohm y la ley de Watt
Entiende
y aplica las diversas técnicas de reducción de circuitos para facilitar el
análisis de los mismos.
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3
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Leyes de Kirchhoff
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
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·
Desarrollo
de ejercicios para ilustración de la aplicación de las leyes de Kirchhoff en
combinación con la ley de Ohm y de Watt, en el análisis de circuitos.
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·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Análisis
de ejercicios resueltos de los documentos recomendados.
·
Propuesta
de ejercicios para la próxima seccion
|
6 horas
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Aplica
las leyes de Ohm y de Watt en el análisis de circuitos.
Aplica
las leyes de Kirchhoff en el análisis de circuitos.
Establece
las convenciones necesarias para aplicar las leyes de Kirchhoff.
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4
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Leyes de Kirchhoff (continuación)
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
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·
Continuacion
con el desarrollo de ejercicios para ilustración de la aplicación de las
leyes de Kirchhoff en combinación con la ley de Ohm y de Watt, en el análisis
de circuitos.
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·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Análisis
de ejercicios resueltos de los documentos recomendados.
·
Propuesta
de ejercicios para la próxima seccion
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6 horas
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Aplica
las leyes de Ohm y de Watt en el análisis de circuitos de mayor complejidad.
Aplica
las leyes de Kirchhoff en el análisis de circuitos en circuitos de mayor
complejidad.
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5
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Tecnica
de análisis (voltajes de nodo)
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
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·
Exposición
de Conceptos básicos y convenciones.
·
Explicación
del método de análisis de circuitos por voltaje de nodos.
·
Ejercicios
ilustrativos
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Discusión
sobre los conceptos básicos
·
Elaboración
de ejercicios sobre análisis de circuitos resistivos.
|
6 horas
|
Comprende
el análisis de circuitos mediante la aplicación del método de voltajes de
nodo.
Adquiere
destreza en la solución de sistemas de ecuaciones lineales mediante la regla
de cramer y otros métodos.
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6
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Análisis
nodal con fuentes de tensión (supernodo)
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
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·
Exposición
de Conceptos básicos y convenciones.
·
Explicación
del método de análisis de circuitos por voltaje de nodos con fuentes de
voltaje
·
Introducción
del concepto de supernodo.
·
Ejercicios
ilustrativos
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Discusión
sobre los conceptos básicos
·
Elaboración
de ejercicios sobre análisis de circuitos resistivos.
|
6 horas
|
Comprende el análisis de circuitos mediante la
aplicación del método de voltajes de nodo utilizando el concepto de
supernodo.
Entiende el funcionamiento del modelo de fuentes
controladas.
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7
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Tecnicas
de análisis (corrientes de malla)
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
Informe de laboratorio.
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·
Exposición
de Conceptos básicos y convenciones.
·
Explicación
del método de análisis de circuitos por corriente de mallas.
·
Ejercicios
ilustrativos
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Discusión
sobre los conceptos básicos
·
Elaboración
de ejercicios sobre análisis de circuitos resistivos.
·
Práctica
de laboratorio sobre análisis nodal
|
6 horas
|
Comprende
el análisis de circuitos mediante la aplicación del método de corrientes de
malla.
Adquiere destreza en la solución de sistemas de
ecuaciones lineales mediante la regla de cramer y otros metodos
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8
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Análisis
de mallas con fuentes de corriente
TERCER AMBIENTE:
Solución de ejercicios propuestos.
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·
Exposición
de Conceptos básicos y convenciones.
·
Explicación
del método de análisis de circuitos por corriente de mallas con fuentes de
corriente.
·
Introducción
del concepto supermalla.
·
Ejercicios
ilustrativos
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes · Análisis de ejercicios resueltos de los documentos recomendados.
·
Discusión
sobre los conceptos básicos
·
Elaboración
de ejercicios sobre análisis de circuitos resistivos.
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6 horas
|
Comprende el análisis de circuitos mediante la
aplicación del método de corrientes de malla utilizando el concepto de
supermalla.
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9
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Teoremas
de Circuitos
TERCER AMBIENTE:
Lectura de documento recomendado.
Informe de práctica de laboratorio
|
·
Explicación
de la propiedad de linealidad.
·
Conceptualización
e ilustración del teorema de superposición
|
·
Análisis de taller de
ejercicios resueltos sobre el tema.
·
Realización
de taller sobre métodos de reducción.
·
Consulta
y discusión sobre circuitos lineales.
·
Práctica
de laboratorio sobre análisis de mallas
|
6 horas
|
Entiende y aplica las diversas técnicas de reducción de
circuitos para facilitar el análisis de los mismos.
Comprende el concepto de linealidad como fundamento del
teorema de superposición.
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10
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Teorema
de Thévenin
TERCER AMBIENTE:
Estudio del teorema de Thévenin
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·
Conceptualización
sobre el teorema de Thévenin.
·
Exposición
de la importancia del teorema.
·
Ejemplos
de aplicaciones
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Solución
de ejercicios propuestos.
·
Análisis
de las aplicaciones del teorema.
|
6 horas
|
Estudia el teorema de Thévenin.
Aplica el teorema para la solución de circuitos
resistivos.
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11
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Teorema
de Norton
TERCER AMBIENTE:
Lectura de documento recomendado.
|
·
Conceptualización
sobre el teorema de Norton.
·
Exposición
de la importancia del teorema.
·
Ejemplos
de aplicaciones
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Solución
de ejercicios propuestos.
·
Análisis
de las aplicaciones del teorema.
|
6 horas
|
Estudia el teorema de Norton.
Aplica
el teorema para la solución de circuitos resistivos.
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12
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Máxima
transferencia de potencia
TERCER AMBIENTE:
Ejercicios
prácticos
Informe de práctica de laboratorio
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·
Formulación
del teorema de máxima transferencia de potencia.
·
Solución
de ejercicios propuestos.
·
Solución
de dudas conceptuales sobre el teorema.
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Laboratorio
práctico sobre los Teoremas de Thévenin, Norton y teoremas de circuitos.
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6 horas
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Verifica
los métodos de análisis vistos en circuitos reales.
Afianza
los conceptos sobre los teoremas de
Thévenin y de Norton.
Comprende
el teorema de máxima transferencia de potencia.
Entiende
la importancia de la simplificación de circuitos.
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13
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Señales
y funciones
TERCER
AMBIENTE:
Lectura
de documento recomendado
|
·
Exposición
de definiciones básicas.
·
Análisis
de las funciones: singulares escalón, pulso, impulso, rampa, exponencial,
senoidal
·
Explicación
sobre señales periódicas y sus elementos.
|
·
Consulta
y discusión de elementos fundamentales.
·
Análisis
de ejercicios resueltos.
·
Desarrollo
de ejercicios resueltos.
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6 horas
|
Conoce
las diferentes señales útiles en el análisis de sistemas.
Maneja
el concepto de señales singulares y sus diferentes elementos.
Maneja
el concepto de señales periódicas y sus diferentes elementos.
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14
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Elementos
de almacenamiento de energía
TERCER AMBIENTE:
Lectura de documento recomendado.
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·
Exposición
sobre los capacitores e inductores.
·
Comportamiento
y Aplicaciones.
·
Cálculo
de equivalentes.
·
Condiciones
iniciales.
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Elaboración
de ejercicios prácticos.
·
Práctica
de laboratorio.
|
2 horas
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Comprende
el comportamiento de los capacitores e inductores como elementos de
almacenamiento de energía.
Estudia
las ecuaciones que rigen el comportamiento de los capacitores e inductores.
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14
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Respuesta natural de circuitos RC,RL de primer orden
TERCER AMBIENTE:
Estudio de conceptos básicos
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·
Exposición
de conceptos fundamentales.
·
Ilustración
del uso de operadores diferenciales.
·
Análisis
de la respuesta de un circuito de primer orden
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Taller
de uso de operadores diferenciales.
·
Ejercicios
de aplicación.
|
4 horas
|
Entiende
el comportamiento de los circuitos RC, RL.
Aplica
el concepto de ecuaciones diferenciales en el análisis de circuitos de primer
orden.
Comprende
y el concepto de respuesta natural de
un circuito de primer orden.
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15
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Respuesta forzada de circuitos RC, RL de primer
orden
TERCER AMBIENTE:
Estudio del concepto de respuesta forzada
|
·
Exposición
de conceptos fundamentales.
·
Ilustración
del uso de operadores diferenciales.
·
Análisis
de la respuesta de un circuito de primer orden
|
·
Resolver inquietudes de los estudiantes · Ejercicios de aplicación.
·
Taller
de uso de operadores diferenciales.
|
6 horas
|
Entiende
el comportamiento de los circuitos RC, RL.
Aplica
el concepto de operadores diferenciales en el análisis de circuitos de primer
orden.
Comprende
y el concepto de respuesta forzada de
un circuito de primer orden.
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16
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Circuitos RC, RL
TERCER AMBIENTE:
Solución de taller de ejercicios propuestos
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·
Desarrollo de ejercicios ilustrativos
·
Solución
de dudas conceptuales sobre circuitos RC, RL
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·
Resolver inquietudes de los estudiantes
·
Discusión
de conceptos fundamentales
·
Práctica
de laboratorio.
|
6 horas
|
Afianza su conocimiento
sobre el comportamiento de circuitos RC, RL.
Adquiere
destreza en el análisis de circuitos de primer orden RC, RL.
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INFORMACION INTRODUCTORIA PARA PRACTICAS
DE
LABORATORIO DE ANALISIS DE CIRCUITOS I
– T. ELECTRICA
Protoboard
(o Board)
La
protoboard permite montar y modificar fácil y rápidamente circuitos
electrónicos sin necesidad de soldaduras, y muchas veces, sin herramientas.
Una
vez que el circuito bajo experimentación está funcionando correctamente sobre
el protoboard puede procederse a su construcción en forma definitiva sobre un
circuito impreso utilizando soldaduras para fijar e interconectar los
componentes.
Resistencias de carbon
La relación entre la
cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por
centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversoso valores. Existen
tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y
de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte
cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se
deposita una capa de material resistivo.
En las resistencias,
además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una
contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea
la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está
constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.
En la imagen de arriba
vemos resistencias de película de carbón de diferentes potencias (y tamaños)
comparadas con una moneda.
De izquierda a derecha, las potencias son de
1/8, ¼, ½, 1 y 2 W, respectivamente. En ellas se observan las diferentes bandas
de color que representan su valor óhmico.
Interpretación del
código de colores en las resistencias
Las resistencias
llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten
identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para resistencias
de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor generalmente
llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo, tal como hemos visto
antes.
El número que
corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la seguna
cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra
obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto
anillo, o su ausencia, indica la tolerancia.
Podemos ver que la
resistencia de la izquierda tiene los
colores amarillo-violeta-naranja-oro (hemos intentado que los colores
queden representados lo mejor posible en el dibujo), de forma que según la
tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una
tolerancia del 5%, o sea, 47000 Ω ó 47 KΩ. La tolerancia indica
que el valor real estará entre 44650 Ω y 49350 Ω (47 KΩ±5%).
La resistencia de la
derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es que se trata de una
resistencia de precisión. Esto además es corroborado por el color de la banda
de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%.
Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que
tenían 2) y los colores son marrón-verde-amarillo-naranja, de forma que
según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor
de: 1-5-4-4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000
Ω ó 1540 KΩ ó 1.54 MΩ. La tolerancia indica que el valor
real estará entre 1509.2 KΩ y 1570.8 KΩ(1.54 MΩ±2%).
Por último, comentar
que una precisión del 2% se considera como muy buena, aunque en la mayoría de
los circuitos usaremos resistencias del 5%, que son las más corrientes.
Código de colores en
las resistencias
Nota: Estos
colores se han establecido internacionalmente, aunque algunos de ellos en
ocasiones pueden llevar a una confusión a personas con dificultad de distinguir
la zona de colores rojo-naranja-marrón-verde. En tales casos, quizá tengan
que echar mano en algún momento a un multímetro para saber con certeza el valor
de alguna resistencia cuyos colores no pueden distinguir claramente. También es
cierto que en resistencias que han tenido un "calentón" o que son
antiguas, a veces los colores pueden haber quedado alterados, en cuyo caso el
multímetro nos dará la verdad.
Otro caso de confusión
puede presentarse cuando por error leemos las bandas de color al revés. Estas
resistencias de aquí abajo son las mismas que antes, pero dadas la vuelta.
En la primera, si leemos de izquierda a derecha, ahora vemos oro-naranja-violeta-amarillo. El oro no es un color usado para las cifras significativas, así que algo va mal. Además el amarillo no es un color que represente tolerancias. En un caso extremo, la combinación naranja-violeta-amarillo (errónea por otro lado porque la banda de tolerancia no va a la izquierda de las otras) nos daría el valor de 370 KΩ, que no es un valor normalizado.
En la primera, si leemos de izquierda a derecha, ahora vemos oro-naranja-violeta-amarillo. El oro no es un color usado para las cifras significativas, así que algo va mal. Además el amarillo no es un color que represente tolerancias. En un caso extremo, la combinación naranja-violeta-amarillo (errónea por otro lado porque la banda de tolerancia no va a la izquierda de las otras) nos daría el valor de 370 KΩ, que no es un valor normalizado.
Código de colores en
las resistencias (Otra versión)
Potenciometros y reostatos
los potenciómetros
pueden variar su valor entre 0 y un valor especifico de resistencia. Los hay de carbón y bobinados.
Valores normalizados
de resistencias
Vamos a mostrar ahora una tabla con los valores
normalizados de resistencias, que ayudará a encajarlas según valores
establecidos internacionalmente.
Multímetro análogo o digital
Juego de alicates:
Si bien con uno de
precisión y uno de corte recto nos sobra, muchas veces será necesario acomodar
los terminales de los componentes, cortar o pelar cables y puentes u otras
operaciones. Por el precio de uno bueno, podemos obtener todo un juego de
alicates de calidad media, ya que para nuestros propósitos no es necesario que
sean capaces de soportar grandes esfuerzos. Si bien, son unas herramientas de
amplio uso y aplicación también en el entorno doméstico, así que no estaría de
más invertir en algunos de calidad. En nuestro vamos a utilizar el No 3 y
el No 6, contando de izquierda a derecha)
Cables para ensambles
o montajes
PRACTICAS DE ANALISIS DE CIRCUITOS I
Contenido
PRÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA .................... .2
Objetivo ..................................................................................................................................... .2
Material
utilizado .................................................................................................................... ..2
Introducción ........................................................................................................................... ...2
Procedimiento........................................................................................................................... .3
Preguntas ................................................................................................................................. .7
Referencias .............................................................................................................................. ..9
PRÁCTICA 2. LEY DE OHM ....................................................................................................... 11
Objetivo ..................................................................................................................................... 11
Material
utilizado ...................................................................................................................... 11
Introducción .............................................................................................................................. 11
Procedimiento............................................................................................................................ 12
Preguntas .................................................................................................................................. 16
Referencias................................................................................................................................ 18
PRÁCTICA 3. CIRCUITO SERIE ................................................................................................. 20
Objetivo ...................................................................................................................................... 20
Material
utilizado ...................................................................................................................... 20
Introducción ............................................................................................................................... 20
Procedimiento............................................................................................................................. 20
Preguntas ................................................................................................................................... 24
Referencias ................................................................................................................................ 26
PRÁCTICA 4. CIRCUITO PARALELO .......................................................................................... 29
Objetivo ...................................................................................................................................... 29
Material
utilizado........................................................................................................................ 29
Introducción ............................................................................................................................... 29
Procedimiento............................................................................................................................. 29
Preguntas ................................................................................................................................... 33
Referencias ................................................................................................................................ 35
PRÁCTICA 5. CIRCUITO SERIE-PARALELO ................................................................................ 37
Objetivo ....................................................................................................................................... 37
Material
utilizado ....................................................................................................................... 37
Procedimiento.............................................................................................................................. 37
Preguntas .................................................................................................................................... 42
Referencias ................................................................................................................................. 44
PRÁCTICA 6. ANÁLISIS DE MALLAS. ......................................................................................... 46
Objetivo ....................................................................................................................................... 46
Material
utilizado ........................................................................................................................ 46
Introducción ,,.............................................................................................................................. 46
Procedimiento.............................................................................................................................. 47
Preguntas .................................................................................................................................... 49
Referencias ................................................................................................................................. 50
PRÁCTICA 7. ANÁLISIS DE NODOS ............................................................................................ 52
Objetivo ........................................................................................................................................ 52
Material
utilizado .................................................................................................................... 52
Introducción ................................................................................................................................. 52
Procedimiento............................................................................................................................... 52
Preguntas ..................................................................................................................................... 56
Referencias................................................................................................................................... 57
PRÁCTICA 8. TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN.............................................................................. 59
Objetivo ......................................................................................................................................... 59
Material
utilizado ......................................................................................................................... 59
Introducción................................................................................................................................... 59
Procedimiento................................................................................................................................ 59
Preguntas ...................................................................................................................................... 62
Referencias.................................................................................................................................... 63
PRÁCTICA 9. TEOREMA DE THÉVENIN.......................................................................................... 65
Objetivo .......................................................................................................................................... 65
Material
utilizado........................................................................................................................... 65
Introducción .................................................................................................................................. 65
Procedimiento................................................................................................................................ 66
Preguntas ...................................................................................................................................... 69
Referencias ................................................................................................................................... 70
PRÁCTICA 10. TEOREMA DE NORTON.......................................................................................... 72
Objetivo ......................................................................................................................................... 72
Material
utilizado........................................................................................................................... 72
Introducción .................................................................................................................................. 72
Procedimiento................................................................................................................................ 73
Preguntas ...................................................................................................................................... 76
Referencias ................................................................................................................................... 77
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