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Circuitos DC y AC
Ejercicios resueltos de Circuitos DC y AC paso a paso, con el error que más se comete en cada uno: Teorema de Thévenin, Potencia en corriente alterna y factor de potencia y más. Gratis y en español.
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Ejercicios resueltos de Circuitos DC y AC
Resueltos paso a paso, como te los explicaría el tutor, y con el error que más se comete.
Teorema de Thévenin
En el laboratorio armas una fuente de 12 V con R1 = 6 kΩ en serie y R2 = 3 kΩ entre la salida y tierra. Vas a conectar una carga RL = 2 kΩ en la salida. Halla el equivalente de Thévenin que ve la carga y la corriente que circulará por ella.
Cómo se resuelve
- 1Thévenin sirve justo para esto: reducir todo lo que hay antes de la carga a una sola fuente y una sola resistencia, para no rehacer el análisis cada vez que cambie RL.
- 2Voltaje de Thévenin: se quita la carga y se mide la salida en vacío. Sin RL, R1 y R2 quedan en serie, así que es un divisor: Vth = 12 × 3/(6+3) = 12 × 1/3 = 4 V.
- 3Resistencia de Thévenin: se apaga la fuente independiente (una fuente de voltaje se reemplaza por un corto, no por un circuito abierto) y se mira hacia adentro desde los terminales de salida.
- 4Con la fuente en corto, R1 y R2 quedan en paralelo entre la salida y tierra: Rth = (6 × 3)/(6 + 3) = 18/9 = 2 kΩ.
- 5Ahora el circuito es una fuente de 4 V con 2 kΩ en serie alimentando los 2 kΩ de la carga: I = 4 V / (2 kΩ + 2 kΩ) = 4/4000 = 1 mA.
- 6El voltaje que realmente le llega a la carga es V = 1 mA × 2 kΩ = 2 V.
Respuesta: Vth = 4 V, Rth = 2 kΩ. Por la carga circula 1 mA y sobre ella caen 2 V.
El error de siempre: Suponer que sobre la carga habrá los 4 V del divisor en vacío. Ese valor solo existe mientras no hay nada conectado; al colgar RL = 2 kΩ, que es igual a Rth, el voltaje se reparte por mitades y cae a 2 V. Una fuente con Rth alta «se hunde» apenas se le pide corriente: por eso interesa que Rth sea mucho menor que la carga.
Potencia en corriente alterna y factor de potencia
Un taller de Bogotá tiene un motor monofásico que consume 2.400 W reales con un factor de potencia de 0,80, conectado a 120 V y 60 Hz. ¿Qué corriente circula por la acometida? ¿Cuánto bajaría esa corriente si se corrige el factor de potencia a 0,95 con un banco de condensadores?
Cómo se resuelve
- 1En alterna, la potencia activa (la que se paga en kWh) es P = V × I × cos φ, donde cos φ es el factor de potencia. No es P = V × I, porque corriente y voltaje no van en fase.
- 2Despejamos la corriente con el factor de potencia actual: I = P / (V × cos φ) = 2.400 / (120 × 0,80) = 2.400 / 96 = 25 A.
- 3Con el factor corregido a 0,95, la potencia activa que pide el motor no cambia (sigue haciendo el mismo trabajo mecánico): I = 2.400 / (120 × 0,95) = 2.400 / 114 = 21,05 A.
- 4La diferencia es 25 − 21,05 = 3,95 A, un 15,8 % menos de corriente por el mismo cable.
- 5Eso es lo que persigue la corrección: menos corriente significa menos pérdidas por calentamiento en los conductores (que van con I²) y evita la penalización que el operador de red cobra cuando el factor de potencia baja de 0,90.
Respuesta: Con FP = 0,80 circulan 25 A; corrigiendo a FP = 0,95 circulan 21,05 A, es decir 3,95 A menos (un 15,8 % de reducción).
El error de siempre: Creer que corregir el factor de potencia baja el consumo de energía del recibo. No: los kWh son los mismos porque la potencia activa no cambió. Lo que baja es la corriente, y con ella el calentamiento de los cables y la multa por bajo factor de potencia. El otro error es calcular I = 2.400/120 = 20 A olvidando el cos φ, lo que da una corriente menor que la real y lleva a escoger un cable y un breaker que se quedan cortos.
¿Y si tu ejercicio no es ninguno de estos?
No hace falta buscar el ejercicio exacto en internet. Trae el tuyo, o pide los que te falten.
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Lo que cubre
- Teorema de Thévenin
- Potencia en corriente alterna y factor de potencia
Preguntas que le puedes hacer
- Teorema de ThéveninExplícame «Teorema de Thévenin» con un ejemplo práctico y dime en qué suele equivocarse la gente.
- Potencia en corriente…Explícame «Potencia en corriente alterna y factor de potencia» con un ejemplo práctico y dime en qué suele equivocarse la gente.
Cómo enseña este tutor
Es riguroso y completo: justifica cada paso y nombra el teorema, la norma o la buena práctica que está aplicando, para que puedas citarla en tu trabajo o en el parcial.
- · Te muestra el camino completo, no solo el resultado.
- · Si algo no te cuadra, te lo explica otra vez de otra manera.
- · Comprueba las cuentas con matemática simbólica antes de dártelas.
- · Con una foto de tu cuaderno te dice dónde está el error.
- · Te arma quizzes de lo que acabas de ver para saber si de verdad quedó.
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