3.- Aplicacion de La Derivada a Circuitos Electricos Rl y Rc (1)

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Matemática Aplicada III ZUÑIGA FIESTAS, Luís 1) En el circuito siguiente: 2r h Req: a) Hallar P R (t) en el instante V L (t) = 8v b) P max L (t) = ? c) P L (t) = ? en el instante P R (t) = 20w Circuito Equivalente : Electrónica - IDAT- 1 - 3Ω 12 v 3Ω 5Ω 2Ω 1Ω h 25 1 3Ω h 25 1 h 25 2 = 1 Triangul o a estrella L eq = L eq = h 1Ω 1Ω 5Ω 1Ω 2Ω Req = = 2 + 1 = 3Ω Req = 3 Ω + 1Ω Req = 4Ω 4 Ω 12 v h 25 1 P r P r t 1 36 t t 1 V 12 8 t

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1) En el circuito siguiente:

2r

h

Req:

a) Hallar PR (t) en el instante VL (t) = 8vb) Pmax L (t) = ?c) P L (t) = ? en el instante PR (t) = 20w

Circuito Equivalente :

Electrónica - IDAT - 1 -

12 v

3Ω Ω

5Ω Ω

2Ω Ω

1Ω Ω

h25

1

3Ω Ω h

25

1

h25

2

= 1Triangulo a estrella

L eq = L eq = h

1Ω Ω 1Ω

Ω

1Ω Ω

2Ω Ω Req = = 2 + 1 = 3Ω

Req = 3 Ω + 1Ω Req = 4Ω

4 Ω12 v

h25

1

Pr

Pr

t1

36

tt1

V

12

8

t

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a) i(t) = i(t) = i(t) = ….. I

Pero VL (t) = L i(t)

VL (t) =

VL (t) =

VL (t) = …. II

Dato: VL (t) =

En II :

Hallando PR (t) :

PR (t) = R i2(t) PR (t) = 4(3(1-e- 60t)) 2

PR (t) = 36(1-e(-60x0.007)) 2

b)

Reemplazando :

(P L (t))’ = 0 (36 (e -60t - e -120t))’ = 0 36 (-60e -60t - 120e -120t) = 0 -60 (e -60t - 2e -120t) = 0

e -60t - 2e -120t = 2

e 120t . e -60t = 2 e 60t = 2

t2 = 0.012 seg

Pmax L (0.012) = 36 (e(-60 x 0.012) - e(-120 x 0.012)) Pmax L (0.012) = 9 var

Electrónica - IDAT - 2 -

t1 = 0.007 seg

PR (t) = 36(1-e-60t) 2 .....III

PR (t) = 4.2 w watts

P L (t)

Pmax L (t)

t2t

Pmax L (t) = (P L (t))’ = 0

P L (t) = VL (t) i(t)

P L (t) = (12 e -60t) x (3 (e -60t)P L (t) = 36(e -60t - e -120t) ..... IV

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c)

PR (t) =20 w 36 (1 – e-60t)2 = 20

t3 =

t3 = 0.023 seg

PL (0.023) = 36 (e(-60 x 0.023) - e(-120 x 0.023)) PL (0.023) = 6.8 var

2) En el circuito siguiente:

Electrónica - IDAT - 3 -

t

P L

P L (t)

t3

36

t3

t

PR

20

h3

84Ω1Ω

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D E D C

C C C B

B A + - A

Hallando Leq :x simetría l = Hallando Req: x nodos:

a) Hallar PR (t) en el instante VL (t) = 16vb) Pmax L (t) = ?c) P L (t) = ? en el instante PR (t) = 50w

Circuito Equivalente :

a) i(t) = i(t) = i(t) = ….. I

Electrónica - IDAT - 4 -

3Ω 4Ω

12Ω

20v

Lac = = Lac = 2 Leq = Leq =

C

B

A

A 2Ω B 4Ω C 2Ω D

Rac = Rad = 4Ω Req = 5Ω

2

l

l

5Ω20 v

h3

Pr

Pr

t1

80

tt1

V

20

16

t

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Pero VL (t) = L i(t)

VL (t) =

VL (t) =

VL (t) = …. II

Dato: VL (t) =

En II :

Hallando PR (t) :

PR (t) = R i2(t) PR (t) = 5 PR (t) = ……III

PR (0.134) =

b)

Reemplazando :

(P L (t))’ = 0 ’ = 0

Electrónica - IDAT - 5 -

t1 = 0.134 seg

PR (0.134) = 3.2 w

P L (t)

Pmax L (t)

t2t

Pmax L (t) = (P L (t))’ = 0

P L (t) = VL (t) i(t)

P L (t) = P L (t) = ..... IV

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t2 = 0.416 seg

Pmax L (0.416) = Pmax L (0.416) = 20.0 var

c)

PR (t) = 50 w

t3 =

t3 = 0.938 seg

PL (0.938) = PL (0.938) = 13.2 var

3) En el circuito siguiente:

D E D C

C C C B

Electrónica - IDAT - 6 -

t

P L

P L (t)

t3

80

t3

t

PR

5020

3Ω 3Ω 2Ω

12Ω

6Ω 6Ω

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B A + - A

Hallando Leq :x simetría Hallando Req: x nodos:

a) Hallar PR (t) en el instante VL (t) = 30vb) Pmax L (t) = ?c) P L (t) = ? en el instante PR (t) = 100w

Circuito Equivalente :

a) i(t) = i(t) = i(t) = ….. I

Pero VL (t) = L i(t)

VL (t) =

VL (t) =

Electrónica - IDAT - 7 -

4Ω80v

Lac = Leq = Leq =

A

C

B

3Ω 4Ω 2Ω

A B C D

6Ω 6Ω8Ω

8Ω 3Ω

A B C D

3Ω 2Ω A B D

Rad = 5ΩReq = 5Ω +6ΩReq = 11Ω

11Ω80 v

h9

Pr

Pr

t1

581.82

tt1

V

80

30

t

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VL (t) = …. II

Dato: VL (t) =

En II :

Hallando PR (t) :

PR (t) = R i2(t) PR (t) = 11 PR (t) = ……III

PR (0.802) =

b)

Reemplazando :

(P L (t))’ = 0 ’ = 0

Electrónica - IDAT - 8 -

t1 = 0.802 seg

PR (0.802) = 227.1 w

P L (t)

Pmax L (t)

t2t

Pmax L (t) = (P L (t))’ = 0

P L (t) = VL (t) i(t)

P L (t) = P L (t) = ..... IV

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t2 = 0.567 seg

Pmax L (0.567) = Pmax L (0.567) = 145.5 var

c)

PR (t) = 100 w

t3 =

t3 = 0.438 seg

PL (0.438) = PL (0.438) = 141.2 var

4) En el circuito siguiente:

Electrónica - IDAT - 9 -

t

P L

P L (t)

t3

581.82

t3

t

PR

100

5Ω 3Ω 4Ω

2Ω 6Ω

6Ω5Ω3Ω

3Ω 6Ω

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Hallando Leq :x nodos Hallando Req: x Puente Weasteone:

a) Hallar PR (t) en el instante VL (t) = 30vb) Pmax L (t) = ?c) P L (t) = ? en el instante PR (t) = 100w

Circuito Equivalente :

Electrónica - IDAT - 10 -

6Ω 2Ω 2Ω

b

a

a c

a b c

a b c

Lac = Leq = Leq =

Rab = Req = Req =

8Ω60 v

h12

Pr

Pr

t1

450

tt1

V

60

40

t

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a) i(t) = i(t) = i(t) = ….. I

Pero VL (t) = L i(t)

VL (t) =

VL (t) =

VL (t) = …. II

Dato: VL (t) =

En II :

Hallando PR (t) :

PR (t) = R i2(t) PR (t) = 8 PR (t) = ……III

PR (0.608) =

b)

Reemplazando :

(P L (t))’ = 0 ’ = 0

Electrónica - IDAT - 11 -

t1 = 0.608 seg

PR (0.608) = 50 w

P L (t)

Pmax L (t)

t2t

Pmax L (t) = (P L (t))’ = 0

P L (t) = VL (t) i(t)

P L (t) = P L (t) = ..... IV

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t2 = 1.040 seg

Pmax L (1.040) = Pmax L (1.040) = 112.5 var

c)

PR (t) = 200 w

t3 =

t3 = 1.648 seg

PL (1.648) = PL (1.648) = 100 var

Electrónica - IDAT - 12 -

t

P L

P L (t)

t3

450

t3

t

PR

200

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5) En el circuito siguiente:

Hallando Leq :x nodos Hallando Req: x Puente Weasteone:

Electrónica - IDAT - 13 -

e

b d

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a) Hallar PR (t) en el instante VL (t) = 50vb) Pmax L (t) = ?c) P L (t) = ? en el instante PR (t) = 300w

Circuito Equivalente :

a) i(t) = i(t) = i(t) = ….. I

Pero VL (t) = L i(t)

VL (t) =

VL (t) =

Electrónica - IDAT - 14 -

Rad = Req = Req =

a b d c

a a

Lae = Req = Req =

10Ω80 v

h6

Pr

Pr

t1

640

tt1

V

80

50

t

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VL (t) = …. II

Dato: VL (t) =

En II :

Hallando PR (t) :

PR (t) = R i2(t) PR (t) = 10 PR (t) = ……III

PR (0.282) =

b)

Reemplazando :

(P L (t))’ = 0 ’ = 0

º

Electrónica - IDAT - 15 -

t1 = 0.282 seg

PR (0.282) = 90 w

P L (t)

Pmax L (t)

t2t

Pmax L (t) = (P L (t))’ = 0

P L (t) = VL (t) i(t)

P L (t) = P L (t) = ..... IV

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t2 = 0.416 seg

Pmax L (0.416) = Pmax L (0.416) = 160 var

c)

PR (t) = 300 w

t3 =

t3 = 0.692 seg

PL (1.648) = PL (0.692) = 138.2 var

Electrónica - IDAT - 16 -

t

P L

P L (t)

t3

640

t3

t

PR

300

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Electrónica - IDAT - 17 -