PROBLEMAS DE ELECTRONICA ANALOGICA 3º ESO
2009‐2010
PROBLEMAS ELECTRONICA ANALOGICA 1º) Utilizando el código de colores, determinar el valor teórico de la siguiente resistencia.
2º) Responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué sucede en el circuito A? ‐b) ¿Cómo se encendería la bombilla en el circuito B? ‐c).¿Qué sucede en el circuito C, D y E? ‐d) ¿Qué diferencia hay entre el circuito B y F? ¿Cómo afecta esa diferencia a su funcionamiento? ‐e) Explica el funcionamiento del circuito G. ¿Que aplicación creer q podría tener en tu casa? ‐f) ¿Qué sucede en el circuito IES BACHILLER SABUCO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
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3º) Realiza el siguiente circuito eléctrico a) Que lámpara se ilumina si cierro IN1 y mantengo abierto IN2. b) Que lámpara se ilumina si esta abierto IN1 y cerrado IN2 c) Que lámpara se ilumina si los dos están cerrados Con la información que proporciona el programa calcula la resistencia de cada bombilla. Conocida esa resistencia determina la resistencia equivalente del circuito cuando ambos interruptores están cerrados. 4º) Calcula la resistencia que se deberá poner en el potenciómetro de la siguiente figura para que no se funda la bombilla. 5º) En el circuito de la figura siguiente, la resistencia de la LDR a plena luz es de 15Ω y cuando anochece su resistencia es de 1500Ω. Calcular: 1. Intensidad que atravesará la bombilla en cada uno de los dos casos. 2. Diferencia de potencial en extremos de la bombilla en cada uno de los dos casos. 3. ¿En qué situación lucirá con mayor intensidad la bombilla?.
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6º) Se tiene un circuito formado por una fuente de alimentación de 10V, una LDR y una bombilla acopladas en serie. Con la LDR tapada circula una corriente de 0,01A y con la LDR iluminada circula una corriente de 1A. Dibujar el esquema del circuito, calcular el valor de la resistencia máxima y mínima de la LDR y explicar que sucederá con la bombilla montada en serie. 7º) Se tiene un circuito formado por un generador de 12V y una resistencia NTC acoplada en serie con un motor. A temperatura ambiente, la intensidad que recorre el circuito es de 25 mA y cuando se calienta el termistor es de 0,75 A. La resistencia del motor es de 10Ω. Dibujar el esquema del circuito y calcular la resistencia máxima y mínima del termistor. 8º) Realiza el siguiente montaje:
a) Prueba a cargar y descargar el condensador (estará cargado cuando el voltímetro marque el mismo valor que el voltaje de la pila y descargado cuando marque 0 V). b) Una vez que sepas cargarlo y descargarlo, cubre la siguiente tabla ayudándote de un cronómetro. Para calcular el tiempo que tarda en cargarse mide el tiempo que tarda en pasar de 0V a 11,5 V. Calcula T = R∙C. Ten en cuenta que R está en KΩ y C en μF. La K es “kilo” y significa multiplicar por 1.000 y la μ es “micro” y significa dividir por 1.000.000. Calcula el valor de 5∙T y compáralo con el valor del tiempo que has medido. ¿Coinciden? ¿Qué conclusiones sacas?
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2009‐2010 Resistencia (R)
Capacidad (C)
Tiempo que tarda en cargarse
T = R∙C
5∙T
22 KΩ
10 μF
100 KΩ
10 μF
22 KΩ
100 μF
100 KΩ
100 μF
9º) Coloca 2 sondas en los extremos del condensador de la siguiente manera:
En el siguiente icono configura el osciloscopio de la siguiente manera:
consigue las gráficas de carga y descarga del condensador como las siguientes:
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Obtén las dos gráficas para esos valores de R y C. Cópialas y pégalas en un archivo de Word. Cambia los valores de R y C (los otros 3 que aparecen en la tabla anterior), copia las gráficas y pégalas en el mismo archivo de Word, indicando para qué valores de R y C se han obtenido. 10º) Realiza el siguiente circuito eléctrico. Explica su funcionamiento. Elimina ahora el diodo que hemos situado en paralelo con el rele. ¿Qué pasa? ¿Por qué? 11º) Realiza el siguiente circuito y explica como con los voltímetros y los amperímetros demostramos la ley de ohm.
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12º) Realiza el siguiente circuito : Determina la tensión e intensidad en las resistencias R1, R2, R3 y R4 13º) Realiza el siguiente circuito. Explica su funcionamiento: Ten en cuenta la presencia del condensador
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14º) Realiza el siguiente circuito. Explica su funcionamiento: 15º) Realiza el siguiente circuito y comprueba como funciona 16º) Realiza el siguiente circuito comprueba como funciona
y
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17º) Calcula el circuito siguiente de tal forma que el condensador tarde 50 segundos en cargarse; y 80 segundos en descargarse, una vez colocado el conmutador S n la posición2. RECUERDA: El tiempo que tarda un condensador en cargarse o descargarse depende de la constante de carga t=5RC . 18º) Analizar como seria el funcionamiento de la lámpara según sea la dirección de la corriente. 19º) Un diodo led debe funcionar a 15 mA , si lo hace a más, no por ello brillará con más intensidad y además se deteriorará. Calcula que resistencia debemos poner en serie con un diodo led, para que funcione correctamente en los siguientes casos:
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20º) Se quiere iluminar una maqueta de un puente colgante con diez diodos LED conectados en paralelo entre si tal como muestra la siguiente figura, con una caída de tensión de 2 V. Cada diodo soporta una intensidad de corriente de 0.012 A. El circuito está alimentado con tres pilas de 4 V cada una. Calcular: a) La intensidad de corriente del circuito b) La caída de tensión que hay entre los extremos de la resistencia. c) El valor de la resistencia que hay que colocar en serie con la batería de diodos LED. 21º) Utilizando un potenciómetro y una resistencia en serie queremos ajustar, entre 2 y 20 mA, la corriente que atraviesa un diodo LED. Calcula el valor de la resistencia necesaria para que la corriente máxima sea de 20 mA y el valor del potenciómetro para conseguir que la intensidad mínima sea de 2 mA. Suponemos constante la caída de tensión en el LED (2 V) y la fuente de alimentación es de 12 V.
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22º) C Cargamos un n condensad dor a través d de una resisttencia de 3K3 3 ohmios y vvemos que taarda en cargaarse 20 segun ndos. ¿Cuál e es la capacid dad del condeensador?. 23º) Un condensaador de 5 μFF se carga con n una tensión de 20 V. Determinar laa carga almaccenada. ura) está carrgado0 y tien ne una ddp in nicial de 24º) Un condensaador de 470 μF de capacidad (ver figu on ayuda del ordenador. En un 9 V, ssegún puedee observarse en la graficaa de la figura obtenida co mom mento dado se cierra el circuito y el co ondensador se descarga a través de u una resistenccia R de 4,7 KΩ. de: Se pid aa) ¿Cuánto ttiempo tardaa en descarggarse el cond densador? b ¿Cuánto ttiempo transscurrió, apro b) oximadamen nte, desde qu ue se cerro eel circuito hasta que la ddp entree las placas d del condensaador era de 2 2 V? Observa las ffiguras e indica: 25º) O a) El n nombre del TTerminal dell diodo por d donde entra la corriente. b) El nombre del Terminal por donde salee la corrientee. omponente rreal. c) Ideentifica sobree el símbolo y sobre el co
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26º) Dibuja el siguiente circuito en el Crocodile Technology ( Rectificador puente de diodos) Completa las siguientes actividades: 9 Enumera y describe los diferentes elementos que aparecen en el circuito. 9 ¿cómo funciona el circuito? ¿para qué sirve? 9 Cambia los valores del condensador y de las resistencias. ¿observas algún cambio en el comportamiento del circuito? ¿en qué influye el valor de la capacidad del condensador? 27º) Dibuja el siguiente circuito usando el Crocodile Technology (Temporizador). Completa las siguientes actividades: ¾ Enumera y describe los diferentes elementos que aparecen en el circuito. ¾ ¿cómo funciona el circuito? ¿para qué sirve? ¾ Cambia los valores del condensador y de las resistencias. ¿observas algún cambio
en el comportamiento del circuito? ¿en qué influye el valor de la capacidad del condensador?
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28º) Realiza con el Crocodile Technology el siguiente circuito (Luces crepusculares) Completa las siguientes actividades: • • •
Enumera y describe los diferentes elementos que aparecen en el circuito. ¿cómo funciona el circuito? ¿para qué sirve? Cambia los valores del potenciómetro y de la resistencia LDR. ¿observas algún cambio en el circuito?
29º) Explica el funcionamiento por etapas del siguiente esquema de conexiones que representa el circuito de control de nivel máximo de líquido en un depósito.
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30º) Explica el funcionamiento del siguiente esquema de conexiones que pertenece a un circuito temporizador de un tostador. 31º) En el divisor de tensión siguiente, ¿qué valores tendrá Vs en los dos casos de la tabla?
32º) En el divisor de tensión siguiente, ¿qué valor tendrá Vs, cuando la NTC se encuentre a 40 ºC?.
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33º) Explica como funciona el siguiente circuito hidráulico y relaciónalo con el funcionamiento del transistor.
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SOLUCIONES 1º) Realiza el siguiente circuito eléctrico a) Que lámpara se ilumina si cierro IN1 y mantengo abierto IN2. b) Que lámpara se ilumina si esta abierto IN1 y cerrado IN2 c) Que lámpara se ilumina si los dos están cerrados Con la información que proporciona el programa calcula la resistencia de cada bombilla. Conocida esa resistencia determina la resistencia equivalente del circuito cuando ambos interruptores están cerrados.
SOLUCION A) La lámpara denotada como L1 B) Ninguna
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C) Todas las lámparas. D) De los datos que nos proporciona Todas las lámparas están en paralelo y a 9 V (la tensión de la pila) . Por otro lado los amperímetros colocados en serie con las lámparas nos indican que le están pasando 714 mA a cada una de ellas. Por tanto: 9 714
0.714 9 0.714
12.61 Ω
También se podría calcular la potencia a través de la expresión: 0.714
12.61
6.43
Lo que nos indica que la potencia nominal de las lámparas es de 10 W pero no las tenemos al máximo rendimiento. ¿Cuál seria la tensión máxima que podríamos conectar para que nos dieran los 10 watios?.
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√10 12.61
11.23
Filament Lamp The yellow filament lamp has a non‐linear current‐voltage characteristic. The current is proportional to the square root of the applied voltage. The power dissipation (at the nominal voltage) is set using the filament lamp control bar. Nominal voltage
12V
Max. brightness occurs at
12V
Max. voltage 15V E) La resistencia equivalente será: 12.61 12.61 12.61 12.61
6.31
y la resistencia total será:
12.61
6.31
18.92 Ω
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2º) Realiza el siguiente circuito eléctrico. Explica su funcionamiento. Elimina ahora el diodo que hemos situado en paralelo con el rele. ¿Qué pasa? ¿Por qué? SOLUCION Este es un circuito con transistor. En primer lugar veamos que configuración tenemos: Configuración en emisor común. Si repasamos el funcionamiento del transistor observamos que necesitamos una pequeña corriente por la base para que pueda conducir la unión colector emisor, Por tanto hemos de poder controlar la corriente que le llega a la base. Esto se hace en este circuito a través de una resistencia fija de 10 K (ya que es el minimo de resistencia que tendrá la base ) y una LDR la cual tendrá una resistencia muy alta cuando no le de la luz, y una resistencia muy baja cuando incida sobre ella la luz.
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Si observamos los valores de los voltímetros, tendremos que para una resistencia muy alta en la LDR tenemos que: VLED=8.30 V VR=83 mV=0.083 V VBE=619 mV=0.619 V VCE=8.92 V VRELE= 9 ‐8.92=0.08 V De estos datos se infieren que la corriente que le llegará a la base será tal como nos la mide el programa IB=8,30 μA=8,3∙10‐6 A, lo que es prácticamente despreciable. Por tanto el transistor se está comportando como un interruptor abierto.
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De la tensión base‐emisor que es de un valor de 0.619 V, se deduce que “el diodo base‐emisor” comenzará a conducir próximo a los 0,7 V, con lo cual en el momento que le dé la luz a la LDR el transistor dejará pasar la corriente desde colector a emisor y por tanto activará la bobina del rele y sus contactos conmutaran de tal modo que el circuito de fuerza se cierra y el motor comienza a girar. Si la luz que le da a la LDR es la máxima, tal que su resistencia sea minima tendremos los siguientes valores:
Uno de los problemas al conmutar inductancias, es la aparición de sobretensiones en el circuito de alimentación y el interuptor de control en el momento en que se interrumpe el paso de la corriente. Esta sobretensión puede llegar a destruir el elemento de control y otros componentes que estén conectados a la alimentación. Para resolver este problema existen diferentes circuitos de protección. La solución mas sencilla es conectar un diodo en paralelo con la bobina del relé, de tal manera que en el momento que se abre el interruptor S1 la corriente no se interrumpe en la bobina de forma brusca y circula a través de D1 (figura 3). Sin embargo, esta solución tiene el inconveniente de que el tiempo de respuesta del relé se Figura 2. Circuito de medida para la caracterización del relé. Irele RELE S1 FA 0-12V Rtest 1 Ohm R1 470
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alarga. La corriente que estaba circulando por la bobina del relé sigue circulando después de abrir S1 y decae exponencialmente con una constante de tiempo τ=L/R. Por tanto, el relé no se desactiva inmediatamente después de abrir S1.
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