Sistemas eléctricos y electrónicos
Se evalúan dos mitades bien distintas: el análisis de circuitos (continua, alterna y trifásica) y el diseño con componentes electrónicos (diodos, transistores, amplificadores operacionales y lógica digital). Suele pedirse un cálculo numérico y, además, una tabla de verdad o un cronograma de señales.
Corriente continua y alterna
- Leyes de Kirchhoff de nudos y mallas; divisores de tensión y de corriente; teorema de Thévenin (V_Th en circuito abierto, R_Th cortocircuitando las fuentes de tensión).
- Régimen senoidal permanente: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC) con ω = 2πf. El desfase es φ = arctan((X_L − X_C)/R).
- Potencias: P = V·I·cos φ (W), Q = V·I·sen φ (var), S = V·I (VA). La corrección del factor de potencia añade condensadores en paralelo.
- Trifásica: en estrella V_L = √3·V_F e I_L = I_F; en triángulo V_L = V_F e I_L = √3·I_F; P = √3·V_L·I_L·cos φ.
Electrónica
- Diodo: cae unos 0,7 V en conducción (silicio); rectificador de media onda y puente de diodos; el rizado disminuye al aumentar el condensador de filtro o la resistencia de carga.
- BJT: β = I_C/I_B; corte (V_BE < 0,7 V), activa (I_C = β·I_B) y saturación (V_CE ≈ 0,2 V). Como interruptor trabaja en corte y saturación.
- Amplificador operacional ideal: corriente de entrada nula y V⁺ = V⁻ (cortocircuito virtual) mientras no sature. Inversor: V_o = −(R₂/R₁)·V_i. No inversor: V_o = (1 + R₂/R₁)·V_i. Si el resultado supera la alimentación, la salida satura y la fórmula deja de valer.
- Digital: álgebra de Boole, teoremas de De Morgan, simplificación por Karnaugh; NAND y NOR son puertas universales; biestables D y JK, contadores y registros.
Ejemplo resuelto
Divisor con R₁ = 6 kΩ, R₂ = 3 kΩ y alimentación de 12 V, cargado con R_L = 6 kΩ. Sin carga, V = 12·3/9 = 4 V, pero el divisor real tiene R_Th = 6·3/9 = 2 kΩ. Con carga: V_L = 4·6/(2 + 6) = 3 V. La conclusión es que un divisor no es una fuente ideal: hay que aplicar Thévenin antes de conectar la carga.
Errores que cuestan puntos
- Olvidar la caída de 0,7 V del diodo o el signo negativo del amplificador inversor.
- Usar V_F en lugar de V_L en trifásica, o al revés.
- No comprobar la saturación del operacional antes de dar el resultado.
- Confundir potencia activa con aparente o expresar cos φ en porcentaje.
- Simplificar mal por Karnaugh y eliminar términos esenciales.