En nodo 1,
En nodo 2,
La Solución 1 y 2
A
Aplicar KCL al nodo
En el nodo a
En el nodo b
Resolución de 1 y 2 llevan a
En el nodo no es de referencia
Note que
En el nodo1,
En el nodo 0,
Resolución de 1 y 2,
En el nodo no es de referencia
(1)
(2)
En el supernodo
lo que conduce a
(1)
Pero
De hay
(2)
(3)
Sustituimos 2 y 3 con 1 nos da,
En el nodo 2, en Fig. (a),
(1)
Con el supernodo,
Para fig. (b),
Sustituimos (1) a (3), obtenemos
(2)
(3)
En el nodo 1,
(1)
En el nodo 2,
(2)
En el nodo 3,
(3)
Para 1 y 3
Usando Matlab
-
Usando análisis de nodo
En nodo 1,
En nodo 2,
3.27 determine cuál es el circuito plano, redibuje el nuevo plano.
Resolviendo el grafico a).
Se determina que es un circuito palno porque se puede redibujar su malla.
Para el circuito b), se determina que no es un circuito plano al no ser redibujable.
3.29 Resuelva el ejercicio 3.6 usando el método de análisis.
Resolviendo 1 y 2se obtiene que i2=5.
3.31 Resuelva el ejercicio 3.8 utilizando el método de análisis.
Aplicando el método de análisis.
3.33 Aplique el método e análisis en el siguiente circuito.
Para la malla 1.
Para la malla 2.
Para malla 3,
De esta forma se resuelve por el método de matrices.
En el nodo 0,
3.35 Use el método de análisis para el siguiente circuito.
Para malla 1 y 2:
Para la malla 3.
Sin embargo,
Se tiene:
3.37 Encontrar V0 e i0 en el siguiente circuito.
Para encontrar la malla en la figura a),
En el nodo 0,
Para malla 3,
Resolviendo 1 y 3;
3.39 Aplique el método de análisis para el siguiente circuito.
Para malla 1,
Para malla 2,
Para malla 3,
Resolviendo 2 y 3;
3.41 Resuelva el ejercicio 3.12 mediante el método de análisis.
De esta forma se analiza la primera malla,
Analizando la súper malla,
Pero
Entonces,
Resolviendo 1, 2, 3, obtenemos:
3.43 Determine V1 y V2 del siguiente circuito
Para malla 1,
Para malla 2,
Resolviendo 2 y 3;
Resolviendo por matrices:
3.45 Resuelva el ejercicio 3.22 por el método de análisis.
En nodo 1,
3.23 Aplique el análisis nodal para hallar vo en el circuito de la figura 3.72.
3.24 Aplique el análisis nodal y MATLAB para hallar Vo en el circuito de la figura 3.73.
.
3.25 Aplique el análisis nodal junto con MATLAB para determinar las tensiones en los nodos de la
figura 3.74.
3.26 Calcule las tensiones de nodo v1, v2 y v3 en el circuito de la figura 3.75.
3.27 Aplique el análisis nodal para determinar las tensiones v1, v2 y v3, en el circuito de la
figura 3.76.
3.28 Use MATLAB para hallar las tensiones en los nodos a, b, c y d en el circuito de la figura 3.77.
3.29 Use MATLAB para determinar las tensiones de nodo en el circuito de la figura 3.78.
3.30 Aplicando el análisis nodal, halle vo e Io en el circuito de la figura 3.79.
3.31 Halle las tensiones de los nodos del circuito de la figura 3.80.
3.32 Obtenga las tensiones de los nodos v1, v2 y v3 en el circuito de la figura 3.81.
3.33 ¿Cuál de los circuitos de la figura 3.82 es de disposición plana? Para determinarlo, vuelva a
dibujar los circuitos sin que se crucen las ramas.
3.34 Determine cuál de los circuitos de la figura 3.83 es de disposición plana y redibújelo sin ramas
que se crucen.
3.35 Repita el problema 3.5 aplicando el análisis de lazos.
3.36 Repita el problema 3.6 aplicando el análisis de lazos.
3.37 Resuelva el problema 3.8 aplicando el análisis de lazos.
3.38 Aplique el análisis de malla al circuito de la figura 3.84 y obtenga Io.
3.39 Determine las corrientes de lazo i1 e i2, en el circuito que se muestra en la figura 3.85.
3.40 Para la red puente de la figura 3.86, halle io aplicando el análisis del lazo.
3.41 Aplique el análisis de lazo para hallar i en la figura 3.87.
3.42 Determine las corrientes de lazo en el circuito de la figura 3.88.
3.43 Aplique el análisis de lazos para hallar vab e io en el circuito de la figura 3.89.
3.44 Aplique el análisis de lazos para obtener io en el circuito de la figura 3.90.
3.45 Halle la corriente i en el circuito de la figura 3.91.
3.46 Calcule las corrientes de lazos i1 e i2 en la figura 3.92.
3.47 Repita el problema 3.19 aplicando el análisis de lazo.
3.48 Determine la corriente a través del resistor de 10 k en el circuito de la figura 3.93 aplicando el
análisis de lazo.
3.49 Halle vo e io en el circuito de la figura 3.94.
3.50 Aplique el análisis de lazo para hallar la corriente io en el circuito de la figura 3.95.
3.51 Aplicar el análisis de lazo para hallar vo en el circuito de la figura 3.96.
3.52 Aplique el análisis de lazos para hallar i1, i2 e i3 en el circuito de la figura 3.97.
3.53 Hallar las corrientes de lazo en el circuito de la figura 3.98 usando MATLAB.
3.54 Hallar las corrientes de lazos i1, i2 e i3 en el circuito de la figura 3.99.
3.55 En el circuito de la figura 3.100, determinar I1, I2 e I3.
3.56 Determine v1 y v2, en el circuito de la figura 3.101.
3.57 En el circuito de la figura 3.102, halle los valores de R, V1 y V2 dado que io 18mA.
3.58 Halle i1, i2 e i3 en el circuito de la figura 3.103.
3.59 Repita el problema 3.30 aplicando el análisis de lazo.
3.60 Calcular la potencia disipada en cada resistor del circuito de la figura 3.104.
3.61 Calcular la ganancia de corriente io is, en el circuito de la figura 3.105.
3.62 Hallar las corrientes de lazo i1, i2 e i3 en la red de la figu ra 3.106.
3.63 Hallar vx e ix en el circuito que se muestra en la figura 3.107.
3.64 Halle vo e io en el circuito de la figura 3.108.
3.65 Use MATLAB para resolver las corrientes de lazo del circuito de la figura 3.109.
3.66 Escriba el conjunto de ecuaciones de los lazos para el cir cuito de la figura 3.110. Use MATLAB
para determinar las corrientes de lazo.
3.67 Obtenga las ecuaciones de tensión de los nodos del circuito de la figura 3.111 por inspección.
Después determine Vo.
3.68 Halle la tensión Vo en el circuito de la figura 3.112.
3.69 En referencia al circuito que aparece en la figura 3.113, escriba las ecuaciones de tensión de los
nodos por inspección.
3.70 Escriba las ecuaciones de tensión de nodo por inspección y después determine los valores de
V1 y V2 en el circuito de la figura 3.114.
3.71 Escriba las ecuaciones de corriente de los lazos del circuito de la figura 3.115. Después
determine los valores de i1, i2 e i3.
3.72 Por inspección, escriba las ecuaciones de corriente de los lazos del circuito de la figura 3.116.
3.73 Escriba las ecuaciones de corriente de los lazos del circuito de la figura 3.117.
3.74 Por inspección, obtenga las ecuaciones de corriente de los lazos del circuito de la figura 3.118.
3.75 Use PSpice para resolver el problema 3.58.
3.76 Use PSpice para resolver el problema 3.27.
3.77 Determine V1 y V2 en el circuito de la figura 3.119 usan do PSpice.
3.78 Resuelva el problema 3.20 usando PSpice.
3.79 Repita el problema 3.28 usando PSpice.
3.80 Halle las tensiones nodales v1 a v4 en el circuito de la figura 3.120 usando PSpice.
3.81 Use PSpice para resolver el problema del ejemplo 3.4.
3.82 Si la Schematics Netlist de una red es la siguiente, trace la red.
3.83 El siguiente programa es la Schematics Netlist de un circuito particular. Trace el circuito y
determine la tensión en el nodo 2.
R_R1 1 2 20
R_R2 2 0 50
R_R3 2 3 70
R_R4 3 0 30
V_VS 1 0 20V
I_IS 2 0 DC 2A
3.84 Calcule vo e Io en el circuito de la figura 3.121.
3.85 Un amplificador de audio con una resistencia de 9 suministra energía a un altavoz. ¿Cuál debería ser
la resisten cia del altavoz para el suministro de la energía máxima?
3.86 Para el circuito transistorizado simplificado de la figura
3.87 Para el circuito de la figura 3.123, hallar la ganancia
3.88 Determinar la ganancia vo vs del circuito amplificador transistorizado de la figura 3.124.
3.89 Para el circuito transistorizado que aparece en la figura 3.125, halle IB y VCE. Sea 100 y
VBE 0.7 V.
3.90 Calcule vs en el transistor de la figura 3.126 dado que vo 4 V,
150, VBE 0.7 V.
3.91 Para el circuito transistorizado de la figura 3.127, hallar IB, VCE y vo. Suponga
0.7 V.
200, VBE
3.92 Hallar IB y VC en el circuito de la figura 3.128. Sea 100, VBE -170.7 V.
3.93 Rehaga el ejercicio 3.11 con los cálculos a mano.
Capitulo 4: Teorema de Circuitos
Realizar los ejercicios impares
FACTOR DE POTENCIA
RESOLVER LOS EJECICIOS IMPARES
11.1 Si v(t) 160 cos 50t V e i(t) 20 sen (50t 30 ) A, calcule la potencia, instantánea y la potencia
promedio.
11.3 Una carga consta de un resistor de 60-en paralelo con un capacitor de 90-mF. Si la carga está
conectada a una fuente de tensión vs(t) 40 cos 2 000t, halle la potencia promedio suministrada a la
carga.
11.5 Suponiendo que vs8 cos(2t 40 ) V en el circuito de la figura 11.37, halle la potencia promedio
provista a cada uno de los elementos pasivos.
11.7 Dado el circuito de la figura 11.39 halle la potencia promedio absorbida por el resistor de 10- .
11.9 En referencia al circuito del amplificador operacional de la figura 11.41,Vs 10l30 V ms. Halle la
potencia promedio absorbida por el resistor de 20-k .
11.11 En relación con la red de la figura 11.43 suponga que la impedancia de puerto es:
Halle la potencia promedio consumida por la red, cuando R 10 k, C 200 nF ei 2 sen (377t 22) mA.
11.13 La impedancia de Thévenin de una fuente es ZTh j 20 120 j60, mientras que la tensión pico de
Thévenin es VTh 110 j0 V. Determine la máxima potencia promedio
Disponible de la fuente
11.15 En el circuito de la figura 11.46 halle el valor de ZL que absorberá la máxima potencia y el
valor de ésta.
11.17 Calcule el valor de ZL en el circuito de la figura 11.48 con objeto de que ZL reciba la potencia
máxima promedio. ¿Cuál es la potencia máxima promedio recibida por ZL?
11.19 La resistencia variable R del circuito de la figura 11.50 se ajusta hasta que absorbe la máxima
potencia promedio. − j 1 Halle R y la máxima potencia promedio absorbida.
11.21 Suponiendo que la impedancia de carga debe ser puramente resistiva, ¿qué carga debería
conectarse a las terminales a-b del circuito de la figura 11.52 de manera que se transfiera a la carga
la máxima potencia?
11.23 Determine el valor rms de la tensión que se muestra en la figura 11.54.
11.25 Halle el valor rms de la señal que se muestra en la figura 11.56.
11.27 Calcule el valor rms de la onda de corriente mostrada en la figura 11.58.
11.29 Calcule el valor eficaz de la onda de corriente de la figura 11.60 y la potencia promedio
suministrada a un resistor de 12- cuando esa corriente circula por el resistor.
11.31 Halle el valor rms de la señal que aparece en la figura 11.62.
11.33 Determine el valor rms de la señal de la figura 11.64.
11.35 Un ciclo de la onda periódica de tensión se representa gráficamente en la fig. 11.66. Halle el
valor eficaz de la tensión. Note que el ciclo empieza en t 0 y termina en t
11.37 Calcule el valor rms de la suma de estas tres i(t) corrientes:
i1 8, i2 4 sen(t 10°), i3 6 cos(2t 30°) A
11.39 Un motor de ca con impedancia ZL 4.2 j3.6 se alimenta con una fuente de 220 V a 60 Hz. a)
Halle fp, P y Q. b) Determine el capacitor requerido para conectarse vs + 60 mH
+ - 4ix en paralelo con el motor de manera que el factor de potencia se corrija y se iguale a la
unidad.
11.41 Obtenga el factor de potencia de cada uno de los circuitos de la figura 11.68. Especifique si
cada factor de potencia está adelantado o atrasado.
11.43 La tensión aplicada a un resistor de 10- es 220 V, 60 Hz – 124 v(t) 5 3 cos(t 10 ) cos(2t 30
)V
a) Calcule el valor rms de la tensión.
b) Determine la potencia promedio disipada en el resistor.
11.45 La tensión entre los extremos de una carga y la corriente
a través de ella están dadas por
v(t) 20 60 cos 100t V
i(t) 20 0.5 sen 100t A
Halle: j 5
a) los valores rms de la tensión y de la corriente
b) la potencia promedio disipada en la carga
11.47 En cada uno de los siguientes casos, halle la potencia compleja, la potencia promedio y la
potencia reactiva:
a) v(t) 112 cos( t 10 ) V
i(t) 4 cos( t 50 ) A
b) v(t) 160 cos 377t V,
i(t) 4 cos(377t 45 ) A
c) V 80l60 V rms, Z 50l30
d) I 10l60 A rms, Z 100l45
(a)V112∠10 , I 4∠ - 50
S1 2
V I *224∠60 112 j194 VA
Potencia media = 112 W
Potencia reactiva = 194 VAR
(b) V160∠0 , I25∠45
S12
V I * 200∠ - 45 141.42− j141.42 VA
Potencia media = 141.42 W
Potencia reactiva= - 141.42 VAR
(c) S V Z * 2 (80) 2 50∠ - 30
128∠30 90.51 j64 VA
Potencia media = 90.51 W
Potencia reactiva = 64 VAR
(d) I 10l60 A rms, Z 100l45
Potencia media = 7.071 kW
Potencia reactiva= 7.071 kVAR
11.51 Para el circuito completo de la figura 11.70, calcule:
a) el factor de potencia
b) la potencia promedio provista por la fuente
c) la potencia reactiva
11.53 En el circuito de la figura 11.72, la carga A recibe 4 kVA con fp adelantado de 0.8. La carga B
recibe 2.4 kVA con fp atrasado de 0.6. El bloque C es una carga inductiva que consume 1 kW y
recibe 500 VAR.
a) Determine I.
b) Calcule el factor de potencia de la combinación.
11.55 Halle la potencia compleja absorbida por cada uno de los cinco elementos del circuito de la
figura 11.74.
11.57 En el circuito de la figura 11.76 halle las potencias promedio, reactiva y compleja
suministradas por la fuente dependiente de corriente.
11.59 Calcule la potencia reactiva en el inductor y el capacitor del circuito de la figura 11.78.
11.61 Dado el circuito de la figura 11.80 halle Io y la potencia compleja total suministrada.
11.63 Halle Io en el circuito de la figura 11.82.
11.65 En el circuito de amplificador operacional de la figura 11.84, vs 4 cos 104t V. Halle la potencia
promedio suministrada al resistor de 50 k .
11.67 En relación con el circuito de amplificador operacional de la figura 11.86, calcule:
a) la potencia compleja provista por la fuente de tensión
b) la potencia promedio en el resistor de 12
d) la potencia aparente
e) la potencia compleja
11.69 En el circuito de la figura 11.88.
a) ¿Cuál es el factor de potencia?
b) ¿Cuál es la potencia promedio disipada?
c) ¿Cuál es el valor de la capacitancia que dará por resultado un factor de potencia unitario al
conectarse a la carga?
11.71 Tres cargas se conectan en paralelo con una fuente 120l0 V rms. La carga 1 absorbe 60
kVAR con fp atrasado = 0.85, la carga 2 absorbe 90 kW y 50 kVAR adelantada y la carga 3
absorbe 100 kW con fp = 1.
a) Halle la impedancia equivalente.
b) Calcule el factor de potencia de la combinación en paralelo.
c) Determine la corriente suministrada por la fuente.
11.73 Una alimentación de 240 V rms a 60 Hz abastece a una carga de 10 kW (resistiva), 15 kVAR
(capacitiva) y 22 kVAR (inductiva). Halle:
a) la potencia aparente
b) la corriente tomada de la alimentación
c) la capacidad nominal de kVAR y la capacitancia requeridas para mejorar el factor de potencia a
atrasado de 0.96
d) la corriente tomada de la alimentación en las nuevas condiciones de factor de potencia
11.75 Considere el sistema de potencia que se muestra en la figura 11.90. Calcule:
a) la potencia compleja total
b) el factor de potencia
11.77 ¿Cuál es la lectura del wattímetro en la red de la figura 11.92?
11.79 Determine la lectura del wattímetro del circuito de la figura 11.94.
11.81 Una secadora de cabello eléctrica de 120 V rms a 60 Hz consume 600 W con fp atrasado de
0.92. Calcule el valor rms de la corriente que toma la secadora.
11.83 Las mediciones de un osciloscopio indican que la tensión entre los extremos de una carga y
la corriente a través de ella son, respectivamente, 210l60 V y 8/25 A. Determine:
a) la potencia real
b) la potencia aparente
c) la potencia reactiva
d) el factor de potencia
11.85 Un sistema doméstico de un circuito monofásico de tres hilos permite la operación de
aparatos tanto de 120 V como de 240 V a 60 Hz. Este circuito doméstico se modela como se indica
en la figura 11.96. Calcule:
a) las corrientes I1, I2 e In
b) la potencia compleja total suministrada
c) el factor de potencia total del circuito
11.87 En un transmisor de televisión, un circuito en serie tiene una impedancia de 3 k y una
corriente total de 50 mA. Si la tensión en la resistencia es de 80 V, ¿cuál es el factor de potencia
del circuito?
11.89 Un calefactor industrial tiene una etiqueta en la que se lee: 210 V 60 Hz 12 kVA fp atrasado
0.78. Determine:
a) las potencias aparente y compleja
b) la impedancia del calentador
11.91 La etiqueta de un motor eléctrico contiene la siguiente información:
Tensión de línea: 220 V rms
Corriente de línea: 15 A rms
Frecuencia de línea: 60 Hz
Potencia: 2 700 W
11.93 Una fábrica tiene las siguientes cuatro cargas principales:
• Un motor con capacidad nominal de 5 hp, fp atrasado de 0.8 (1 hp 0.7457 kW)
• Un calefactor con capacidad nominal de 1.2 kW, fp de 1.0.
• Diez focos de 120 W.
• Un motor síncrono con capacidad nominal de 1.6 kVAR, fp adelantado de 0.6.
a) Calcule las potencias real y reactiva totales.
b) Halle el factor de potencia total.
11.95 Un capacitor acoplador se utiliza para bloquear la corriente de cd de un amplificador, como
se advierte en la figura 11.98a). El amplificador y el capacitor actúan como la fuente, mientras que
el altavoz es la carga, como se indica en la figura 11.98b).
a) ¿A qué frecuencia se transfiere la potencia máxima al altavoz?
b) Si Vs 4.6 V rms, ¿cuánta potencia se suministra al altavoz a esa frecuencia?
11.97 Un sistema de transmisión de potencia se modela como se muestra en la figura 11.99. Si Vs
240l0 rms, halle la potencia promedio absorbida por la carga.