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Orientación Universidad
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Problemas corriente alterna, Ejercicios de Física

Asignatura: Física, Profesor: Pedro Cartujo Casinello, Carrera: Ingeniería Informática, Universidad: UGR

Tipo: Ejercicios

2015/2016

Subido el 22/08/2016

jesusjimsa
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Fundamentos F´ısicos y Tecnol´ogicos (G.I.I.)
Curso 2010/2011
Circuitos en Corriente Alterna
1. Un generador proporciona un voltaje que var´ıa con el tiempo seg´un la funci´on v(t) =
Vmsin(ωt). Dibujar esta forma de onda, los valores instant´aneos y aximo, la frecuencia
y el periodo de dicho voltaje.
2. ¿Cu´al es el periodo de una onda de frecuencia 60Hz?
3. ¿Cu´al es la frecuencia angular de una onda de periodo 2ms?
4. ¿Cu´al es el valor aximo y el periodo de la onda v(t) = 100 sin(377t) V?
5. ¿Qu´e relaci´on de fase existe entre la tensi´on y la intensidad en los siguientes casos? Dibuje
las ondas resultantes en todos los casos.
a)v= 100 sin(ωt +π/6) i= 10 sin(ωt +π/3)
b)v= 100 sin(ωt +π/6) i= 10 sin(ωt π/6)
c)v= 100 sin(ωt π/3) i= 10 sin(ωt π/2)
6. Calcular la potencia instant´anea y la potencia media disipada en una resistencia R conec-
tada a una fuente de tensi´on de valor v(t) = Vmsin(ωt). ¿Cu´al ser´ıa el valor de la tensi´on
de la fuente de continua necesaria para que en la resistencia se disipe una potencia igual
a la potencia media disipada cuando la fuente es v(t)?
7. La diferencia de potencial entre los extremos de una bobina de 0.5 H es v(t) = 200 sin(100t)
V. ¿Cu´al es la expresi´on de la corriente instant´anea?
8. La corriente que atraviesa un condensador de 50 µF es i(t) = 2 sin(1000t) A. ¿Cu´al es el
valor del voltaje instant´aneo?
9. La diferencia de potencial entre los extremos de un elemento en un circuito son v(t) =
100 sin(377t+π/9) V y i(t) = 4 sin(377t7π/18). ¿De qu´e elemento se trata? Calcular
su valor.
10. La diferencia de potencial entre los extremos de un elemento en un circuito son v(t) =
200 sin(314tπ/18) V y i(t) = 20 sin(314tπ/18) A. ¿De qu´e elemento se trata? Calcular
su valor.
11. ¿Cu´al es la impedancia de una bobina de 50 mH en (a) corriente continua (b) corriente
alterna de frecuencia 60 Hz?
12. Determinar la capacidad de un condensador de impedancia 50 a 60 Hz.
13. Una resistencia de 4Ω est´a en serie con una bobina de 7.96mH y una fuente de 110V y
60Hz. Calcular:
a) la impedancia equivalente de los dos elementos,
b) la corriente que atraviesa la resistencia,
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Fundamentos F´ısicos y Tecnol´ogicos (G.I.I.)

Curso 2010/

Circuitos en Corriente Alterna

  1. Un generador proporciona un voltaje que var´ıa con el tiempo seg´un la funci´on v(t) = Vm sin(ωt). Dibujar esta forma de onda, los valores instant´aneos y m´aximo, la frecuencia y el periodo de dicho voltaje.
  2. ¿Cu´al es el periodo de una onda de frecuencia 60Hz?
  3. ¿Cu´al es la frecuencia angular de una onda de periodo 2ms?
  4. ¿Cu´al es el valor m´aximo y el periodo de la onda v(t) = 100 sin(377t) V?
  5. ¿Qu´e relaci´on de fase existe entre la tensi´on y la intensidad en los siguientes casos? Dibuje las ondas resultantes en todos los casos.

a) v = 100 sin(ωt + π/6) i = 10 sin(ωt + π/3) b) v = 100 sin(ωt + π/6) i = 10 sin(ωt − π/6) c) v = 100 sin(ωt − π/3) i = 10 sin(ωt − π/2)

  1. Calcular la potencia instant´anea y la potencia media disipada en una resistencia R conec- tada a una fuente de tensi´on de valor v(t) = Vm sin(ωt). ¿Cu´al ser´ıa el valor de la tensi´on de la fuente de continua necesaria para que en la resistencia se disipe una potencia igual a la potencia media disipada cuando la fuente es v(t)?
  2. La diferencia de potencial entre los extremos de una bobina de 0.5 H es v(t) = 200 sin(100t) V. ¿Cu´al es la expresi´on de la corriente instant´anea?
  3. La corriente que atraviesa un condensador de 50 μF es i(t) = 2 sin(1000t) A. ¿Cu´al es el valor del voltaje instant´aneo?
  4. La diferencia de potencial entre los extremos de un elemento en un circuito son v(t) = 100 sin(377t + π/9) V y i(t) = 4 sin(377t − 7 π/18). ¿De qu´e elemento se trata? Calcular su valor.
  5. La diferencia de potencial entre los extremos de un elemento en un circuito son v(t) = 200 sin(314t−π/18) V y i(t) = 20 sin(314t−π/18) A. ¿De qu´e elemento se trata? Calcular su valor.
  6. ¿Cu´al es la impedancia de una bobina de 50 mH en (a) corriente continua (b) corriente alterna de frecuencia 60 Hz?
  7. Determinar la capacidad de un condensador de impedancia 50 Ω a 60 Hz.
  8. Una resistencia de 4Ω est´a en serie con una bobina de 7.96mH y una fuente de 110V y 60Hz. Calcular:

a) la impedancia equivalente de los dos elementos, b) la corriente que atraviesa la resistencia,

c) la diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia, d ) la diferencia de potencial entre los extremos de la bobina.

  1. Un circuito RLC est´a alimentado por una fuente de 100 V y 79.6 Hz. Calcular la inten- sidad de corriente y las diferencias de potenciales entre los extremos de cada uno de los elementos. R=100Ω, L=1H y C=5μF.

is

R 1

R 2

L

C

Figura 1:

  1. En el circuito de la figura 1, la fuente de corriente proporciona una corriente de intensidad is = 8 cos(200000t) A. Calcular:

a) Los valores de las intensidades que atraviesan cada elemento. b) El valor de la diferencia de potencial entre los extremos de la fuente de corriente.

R 1 =10Ω, R 2 =6Ω, L=40μH y C=1μF.

40 0

1 3j^ 0.2 0.6j

9 10

-3j (^) -19j

V 0

Figura 2:

  1. Utilizar el concepto de transformaci´on entre fuentes para calcular el fasor correspondiente al voltaje V 0 en el circuito de la figura 2.

120 0

(^12 )

-40j Ω

Ω

Ω

Ω

60 Vx 10 Vx

a

b

Figura 3:

  1. Calcular la expresi´on temporal de la diferencia de potencial vc(t) en la figura 6 teniendo en cuenta que v(t) =

2 cos(10^4 t + π/4) V y t(t) =

2 cos(210^4 t + π/4) mA.

200 mF^2 H

500 mF

Figura 7:

  1. Determinar la impedancia equivalente del circuito de la figura 7 a una frecuencia ω = 5 rad/s.

1.5k Ω 1 kΩ

1/3H

vs(t) 1/6 μF

Figura 8:

  1. Determinar la corriente i(t) que atraviesa la resistencia de 1.5 kΩ en el circuito de la figura 8.

v (^1) v 2

5 -10j^ 5j

-5j

Ω

Ω (^) Ω

Ω

(^4 0) A 10 Ω 0.5- 90 A

10j Ω

o

Figura 9:

  1. Determinar las tensiones de nodo v 1 (t) y v 2 (t) en el circuito de la figura 9 usando el an´alisis de nodos.
  2. Determinar las tensi´on de nodo v 1 (t) en el circuito de la figura 9 usando el principio de superposici´on.
  3. Determinar el equivalente Thevenin visto por la impedancia -j10Ω del circuito de la figura 9 y utilizarlo para calcular V 1.
  4. Determinar la potencia disipada por la resistencia de 10Ω en el circuito de la figura 10 cuando i 1 (t) = 3 cos(3t) A y i 2 (t) = 2 cos(5t) A.
  5. Determinar las ecuaciones de la corriente y de la potencia instant´anea para el circuito de la figura 11

0.2F 0.5F

(^10) Ω

i 1 i 2

Figura 10:

Figura 11:

  1. Dado el circuito de la figura 12, calcular la potencia media suministrada y la potencia media absorbida por cada elemento.
  2. Determinar las ecuaciones de la tensi´on y de la potencia instant´anea para el circuito de la figura 13.
  3. Determinar la potencia media suministrada al circuito de la figura 14.
  4. Determinar la funci´on de transferencia v 0 (s)/vi(s)para el circuito de la figura 15.
  5. Determinar la funci´on de transferencia v 0 (s)/vi(s)para el circuito de la figura 16.

Figura 16: