Fundamentos de Electricidad y Electrónica
Este dominio evalúa el cálculo de circuitos en corriente continua y alterna y el comportamiento de los componentes electrónicos básicos. En el examen aparecen ejercicios numéricos cortos: reducción de redes, corrientes de rama, potencias, impedancias y ganancias de amplificadores.
Leyes básicas
- Ley de Ohm: V = I·R, con P = V·I = I²·R = V²/R.
- LCK: la suma algebraica de corrientes en un nodo es cero. LTK: la suma de tensiones en una malla cerrada es cero. Fije una convención de signos y manténgala en todo el ejercicio.
- Serie: R_eq = ΣR y circula la misma corriente. Paralelo: 1/R_eq = Σ(1/R) y soportan la misma tensión; para dos resistencias, R_eq = R1·R2/(R1+R2).
- Divisor de tensión: V_x = V·R_x/R_total, válido solo en serie y sin derivaciones.
Corriente alterna
- Valor eficaz: V_rms = V_pico/√2. Los 220 V de la red son eficaces.
- Impedancia: Z = R + j(X_L − X_C), con X_L = 2πfL y X_C = 1/(2πfC).
- El factor de potencia es cos φ, siendo φ el ángulo entre tensión y corriente; solo la componente resistiva disipa potencia activa.
Electrónica de señal
- Diodo de silicio: cae aproximadamente 0,7 V en conducción y en inversa se comporta como abierto.
- BJT en región activa: I_C = β·I_B; fuera de ella trabaja en corte o saturación.
- Amplificador operacional ideal: V+ = V− y corrientes de entrada nulas; el montaje inversor da G = −R_f/R_in y el no inversor G = 1 + R_f/R_g.
Ejemplo resuelto
Fuente de 24 V con R1 = 4 Ω en serie con el paralelo de R2 = 12 Ω y R3 = 6 Ω. Paralelo: (12·6)/(12+6) = 4 Ω. Total: 8 Ω, luego I = 24/8 = 3 A. La tensión en el paralelo es 24 − 3·4 = 12 V. Corrientes: I2 = 12/12 = 1 A e I3 = 12/6 = 2 A, que suman los 3 A que exige la LCK. Potencia total: P = 24·3 = 72 W, igual a 3²·4 + 1²·12 + 2²·6 = 36 + 12 + 24.
Errores que cuestan puntos
- Mezclar valor pico y eficaz al calcular potencia o corriente.
- Invertir la convención de signos en la LTK al atravesar una fuente.
- Aplicar el divisor de tensión a ramas que están en paralelo.
- Olvidar que la reactancia capacitiva entra con signo negativo en la impedancia.