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      112

    23. 

    Empleando transformación de fuentes reducir el circuito a una sola malla. Para

    esta malla hallar abV   

    Solución:

      I, II zonas para la aplicación de la transformación de fuentes con el objetivode simplificar el circuito.

      Simplificando resistencias en paralelo:

    2 Ω

    6 Ω

    24 V

    8 Ω

    2 Ω 2 Ω

    2 Ω 10 V3 A

    a(+)

    b(-)

    2 Ω

    6 Ω

    24 V

    8 Ω

    2 Ω 2 Ω

    2 Ω 10 V3 A

    a(+)

    b(-)

    2 Ω

    8 Ω 8 Ω 2 Ω 2 Ω 5 A3 A24/8 A

    a(+)

    b(-)

    I II

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      113

      Sumando y realizando de nuevo transformación de fuentes.

    donde:

    7 5 0

    5A

    7

     I 

     I 

    + =+ =+ =+ =

    = −= −= −= − 

    5 3 0

    2.85 V

    ab

    ab

    V I 

    − − =− − =− − =− − =

    ==== 

    24. 

    Halle el equivalente Thevenin entre los terminales a y b del siguiente circuito.

    Solución: 

    a(+)

    b(-)

    4 Ω 1 Ω 5 A3 A3 A

    5 Ω

    a(+)

    b(-)

    4 Ω

    2 Ω1 Ω

    5 V I 

    1 Ω

    28 I  10.1V 20 Ω12 V

    a(+)

    b(-)

    2 I 

    +

     _

    1V 

    A B

    2 Ω

    10 Ω

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      114

    Aplicando transformación de fuentes en A y simplificando se obtienen lossiguientes circuitos.

    para hallar el equivalente Thevenin se sigue el siguiente procedimiento:

    a)  Hallar el ocV   entre los terminales a y b aplicando el análisis de malla.

    th ab ocV V V = == == == = , es el voltaje del resistor de 20 Ω.

    120 0.1th ab ocV V V V  = = = ×= = = ×= = = ×= = = ×  

    (A)

    recorriendo la malla II observamos que2 10.1 I V ==== , donde:

    1 110V I ==== , por lo que:

    2 Ω10 Ω12 A 1 Ω10.1V 

    2 I 

    a(+)

    b(-)

    20 Ω24 I 

    +

     _

    1V 

    a(+)

    b(-)

    20 Ω10.1V 10 Ω

    +

     _

    1V 2/3 Ω2

    4 12 A++++ I 

    2 I 

    2

    88

    3 I ++++

    2/3 Ω

    +

     _

    1V  10 Ω 10.1V 20 Ω

    a(+)

    b(-)

    2 I 2 I 

    1 I 

    III

    2 1

    2 1

    2 1

    8 328

    3 3

    8 32 24

    4 3

     I I 

     I I 

     I I 

    − + =− + =− + =− + =

    − + =− + =− + =− + =

    − + =− + =− + =− + =

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      116

    El circuito queda abierto porque en el circuito original en los terminales a y b noexiste carga.

    25.  Para el circuito de la figura encuentre el equivalente Thevenin y Nortonentre las terminales a y b.

    Solución:

    Se simplifica el circuito, realizando transformación ∆ -Y.

    En el circuito simplificado se halla oc th abV V V = == == == = , suprimiendo el resistor de 2

    Ω, que está entre los terminales a y b.

    a(+)

    b(-)

    9 Ω

    9 Ω 9 Ω 1.5 Ω

    2 Ω

    9 V

    18 V

     xi

    3  xi

    a(+)

    b(-)

    3 Ω 3 Ω 1.5 Ω

    2 Ω

    9 V

    18 V

     xi

    3  xi

    3 Ω

    a(+)

    b(-)

    3 Ω 4.5 Ω

    2 Ω

    9 V

    18 V

    3  xi

    3 Ω

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      117

    0 A x I    ==== , luego 3 0 A x I    ==== , como 3  x I    es la magnitud de la fuente de voltaje

    dependiente esto implica que el voltaje entregado por esta fuente es cero, esdecir se comporta como un corto circuito, el circuito resultante es:

    3 9

    183 A

    6

    9 9 18 V

    ab oc th

    ab

    V I V V  

     I 

    = + = == + = == + = == + = =

    = == == == =

    = + == + == + == + =

     

      Corriente de corto circuito, ac I   

    Este circuito resulta al reemplazar el resistor de 2 Ω  por un corto circuito yhallando la corriente, aplicando el análisis de nodos.

    1 2 0 sc I I I + + =  

    18 90

    3 3 4.5

    V V V − ++ + =  

    Efectuando:

    4.5 VV  =  

    3 A sc I    =  

    a(+)

    b(-)

    3 Ω 4.5 Ω

    9 V

    18 V 3 Ω I 

    a(+)

    b(-)

    3 Ω 4.5 Ω

    9 V

    18 V3  xi

    3 Ω

     sc I 

    2 I 

    1 I    V 

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      118

    6th R   = Ω  

    El circuito equivalente thevenin obtenido es:

    El circuito equivalente Norton es:

    26. Encuentre el circuito equivalente de Thevenin entre las terminales a y b para elcircuito de la figura. 

    Solución:

      Se simplifica el circuito utilizando transformación de fuentes, estatransformación se realiza solamente en la zona B del circuito, en la zona A no

    se realiza ninguna transformación para no perder y I   que incide en la fuente

    de voltaje dependiente.

    18 V 2 Ω

    6 Ωa(+)

    b(-)

    2 Ω6 Ω3 A

    a(+)

    b(-)

    1 Ω 10 Ω 10 V

    4 Ω5 A

    a

    b

    2 Ω2  y I 

     y I 

    BA

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      119

    Hallar ocV  : por el método de corrientes de malla.

    ( )10 2 0oc th ab

    ab b a b

    V V V 

    V I I I  

    = =

    − − + − = 

    2 12a b ab I I V − = , o tambien : 10 20 4 0ab bV I − − + + =  

    El circuito abierto origina dos mallas:

    Malla 1:(1)

    donde: y a b I I I = −  

    reemplazando  I   en (1), se tiene:

    (2)

    Malla 2:(3)

    Resolviendo (2) y (3) para b I  :

       sc I  : se cortocircuitan los terminales a y b, formándose tres mallas. Aplicando

    análisis de malla obtenemos las siguientes ecuaciones.

    +

    -

    1 Ω 10 Ω10 V

    4 Ω

    5 A

    2  y I 

    a

    b2 Ω

     y I 

    -

    +

    +

    -

    + - + -

    a I    b I 

    3 2 2 0a b y I I I − + =

    3 2 2 2 0

    5 4 0a b a b

    a b

     I I I I 

     I I 

    − + − =

    − =

    2 16 10a b I I − + = −

    25A

    36

    4 10

    130 V18

    b

    ab b

    ab

     I 

    V I 

    −=

    = +

    =

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      120

    Malla 1:(1)

    (2)

    (2) en (1):(3)

    Malla 2:(4)

    Resolviendo (3) y (4), se obtiene:

    Malla 3:

    10 4 0c I + =  

    Circuito equivalente:

    27.  Para el siguiente circuito:a.  Utilizando transformación de fuentes, reducir el circuito de la figura a un

    circuito compuesto por una sola fuente y una resistencia.b.  Hallar la potencia disipada por la resistencia de 10 Ω.

    3 2 2 0a b y I I I − + =

     y a b I I I = −

    2 12 0a b I I − + =

    0 A, 0 Ab a I I = =

    5 4 0a b I I − =

    10A

    4

    130/182.9

    10 /4

     sc c

    th

     I I 

     R

    = − =

    = = Ω

    7.22V

    2.9 Ωa(+)

    b(-)

    1 Ω 10 Ω10 V

    2  y I  2 Ω

     y I 

    -

    +

    + - + -

    a I    b I 

    a

    c I b

     sc I 

    I II III

    A B

    C

    20 V

    4 Ω

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      121

    Solución:

    a.  Efectuando la transformación de fuentes señaladas en (1), (2) y (4), seobtiene el siguiente circuito:

    Efectuando las reducciones de fuentes y de resistencias en (5) y (6) y aplicando denuevo transformación de fuentes.

    2 Ω 

    2 Ω 

    20 V4 Ω 10 A2 Ω 

    10 Ω 

    2 Ω 

    5 Ω 30 V

    10 A

    4 A

    1 3

    2

    4

    4 Ω  5 A4 Ω 10 A

    10 Ω 

    2 Ω 

    5 Ω 

    20 V

    4 A

    6

    5

    6 A2 Ω 

    10 A

    5 A

    10 Ω 

    2 Ω 

    5 Ω 

    20 V 1 Ω 

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      122

    b.  La potencia disipada por la resistencia de 10 Ω es: 

    2

    2

    10

    3535 18 0 A

    18

    3510 37.809 W

    18

     P I 

     I I 

     P 

    = ×

    − + = =

    = × =

     

    28. Hallar el equivalente de Thevenin para el circuito de la figura en los terminalesa y b. Los elementos pasivos son conductancias en mhos. 

    Solución:

      Se halla ocV  :

    30 0

    oc th ab

    ab x

    V V V 

    V V 

    = =

    − − + = 

    5 V

    10 Ω 

    2 Ω  5 Ω 

    20 V1 Ω 

    50 V

     I 

    18 Ω 35 V

    10 V

    0.08

    30 V0.04

    0.0215 V

    a (+)

    b (-)

    + – xV 

    2  xV 

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      123

    30ab xV V = − , pueden existir otras alternativas para hallar ocV  .

    0.02 0.04

    0.02

    15 10 0

    15 2 0

    ab

    ab x

    V V V 

    V V V 

    − − ± ± + =

    − − ± + = 

    El signo será definido cuando se asuma una dirección de corriente sobre loselementos de 0.02 y 00.4.

      Se aplica análisis de mallas.

    La presencia del circuito abierto origina dos mallas, y transformando lasconductancias a resistencias:

    (1)

    (2)

    2 1

    1

    2 1 1

    2

    25 25 2 10

    12.5

    25 25 25 10

    25 10

     x

     x

     I I V 

    V I 

     I I I 

     I 

    − + =

    =

    − + =

    =

     

    2

    100.4 A

    25 I   = =  

    Reemplazando este valor en (1)

    1

    35 10 514 mA87.5

    6.4295 V

    30 6.4295 23.571 V

     x

    ab

     I 

    += =

    =

    = − =

     

      Se halla sc

     I  : entre los terminales de ay b.

    1 I  10 V

    0.08

    30 V0.04

    0.02

    15 V+ – x

    2  xV 

    + – + –

    2 I 

    +

    -

    -

    +

    I II

    ( )1 287.5 25 35 I I − =

    2 110 25 25 2 0 x I I V − + − + =

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      124

    130 0

    0.08  a I − + =  

    30 0.08 2.4 Aa I   = × =  

    1 1 115 10 00.02 0.04 0.04

    b c I I  − + + + − =

     

    15 75 10 25 0b c I I − + + − =  

    75 25 5b c I I − =  

    (2)

    ( )1

    10 2 00.04

      c b x I I V − + − + =  

    ( )25 2 10c b x I I V − + =  12.5 x aV I =  

    ( )25 25 10c b a I I I − + =  

    ( )5 5 2c b a I I I − + =  

    5 5 5 2c b a I I I − + =  

    (3)

    (3)+ (2)

    910 9 900 mA10

    b b I I    −= − = = −  

    Por lo tanto:

    2.4 0.900 3.3 A sc I    = + =  

    23.5717.1427

    3.3

    octh

     sc

    V  R

     I = = = Ω  

    Circuito equivalente Thevenin

    a I 

    10 V

    0.08

    30 V

    0.04

    0.02

    15 V+ – x

    2  xV 

    + – + –

    c I 

    +

    -

    -

    +

    1 3

    b I 

    a (+)

    b (-)

     sc I 

    2

    15 5 1b c I I − =

     sc a b I I I = −

    5 5 2 12

    5 5 10

    b c

    b c

     I I 

     I I 

    − + = −

    − + = −

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    14/48

      125

    Circuito equivalente Thevenin El circuito equivalente Norton

    29. 

    Encontrar la resistencia equivalente para el circuito de la figura entre losterminales a y b. 

    Solución:

      Se halla ocV  , haciendo la transformación de fuente en A

    23.571 V

    7.1427 Ωa(+)

    b(-)

    7.1427 Ω 3.3 A

    a(+)

    b(-)

    3 Ω  2 V

    5  xV 

    1 Ω 

    1 Ω 3 V

    + – xV 

    a(+)

    b -

    2 Ω 2 Ω 

    A

    3 Ω  2 V

    5  xV 

    1 Ω 

    1 Ω  3 V

    + – xV 

    a(+)

    b -

    2 Ω 2 Ω 

    A

    2 I 

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    15/48

      126

    La fuente de 3 V independiza las mallas I y II.

    Aplicando 0V  =∑ en la malla II se tiene:2

    2 2

    3 3 2 0

    13 1 3

     I 

     I I 

    − + + =

    = = 

    2

    2

    2 0

    2

    1 72 V

    3 3

    ab

    ab th oc

    ab

    V I 

    V V V I  

    − + + =

    = = = +

    = + =

     

      Para hallar  sc I  : se cortocircuitan los terminales a y b para el nuevo circuito y

    se plantean tres mallas. Para el caso sólo se requiere trabajar con 2 I  , e, 3 I  ,

    así:

    (1)

    (1) + (2):

    22 3 I   =  

    2 3

    3 7A A

    2 2 I I = =  

    3

    7A

    2 sc I I = =  

    7 / 3 2

    7 / 2 3

    octh

     sc

    V  R

     I = = = Ω  

    ( )2 2 3

    3 2

    2 1 2 3 0

    2

     I I I 

     I I 

    + − + − =

    − =

    3 Ω  2 V

    5  xV 

    1 Ω 

    2 Ω 2 Ω 

    3 V

    + – xV 

    a(+)

    b -

    + –

    1 Ω 

    + –+

    -

    -

    +

     sc I 

    3 I 2 I 

    1 I 

  • 8/18/2019 CAPITULO 2 PAG 112-159.pdf

    16/48

      127

    El circuito equivalente:

    30. 

    Hallar el circuito equivalente Thevenin entre los terminales a y b. 

    Solución:

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    3 2 3 1

    3 2 3 1

    20 2 10 4 0

    20 2 10 4

    ab x x

    ab x x

    V k I I I I V V  

    V k I I I I V V  

    − − + − + − + + =

    = − + − + − + + 

    Empleando el análisis de malla:Ecuación de restricción

    Ecuación de restricción Luego:

    1 15 A I   = −  

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff en la malla recorrida por la corriente 3 I  .

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    3 3 3

    3 3 1 3 1

    3 3 3

    3

    8 10 20 2 10 10 10 0

    20 10 20 2 10 10 10 10 15

     I I I I I 

     I 

    × − + × − + × − =

    × = + × − + × − 

    3 8.501 A I   = −  

    7/2 A 2/3 Ω 

    a(+)

    b(-)

    7/3 V

    a(+)

    b(-)

    2/3 V

    de THEVENIN de NORTON

    10 KΩ 20 V

    + -

    5 A 10 A

    2 KΩ

    - +

    + -

    - +

    + -

    3 I 

    2 I 1 I 

    5 KΩ+ -

    4  xV 

     xV 

    8 KΩ

    + -

    a(+)

    b(-)

    2 1 5 A I I − =

    2 10 A I   =

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    17/48

      128

    Para hallar abV   también se puede plantear suma de voltajes alrededor de la malla

    exterior así :3 3

    3 28 10 5 10 4 0ab x I V I V × + + × − =  3

    2

    5 10 x

    V I = − ×  

    Reemplazando y resolviendo:

    ( ) ( )   ( )3 3 38 10 8.501 5 10 10 4 5 10 10 abV × − + × − − − × × − = −  318 kVabV    =  

    Para hallar  sc I  : se cortocircuitan los terminales a y b, de nuevo se resuelve el

    circuito por corrientes de malla.

    Ecuación de restricción

    Las corrientes 1 I  , e 2 I   permiten establecer una supermalla.

    ( ) ( )3 3 31 3 2 3 210 10 2 10 20 5 10 4 0 x I I I I I V × − + × − + + × − =  

    Ecuación de dependencia Para la malla 3:

    3 3 3

    1 2 310 10 2 10 20 10 20 I I I − × − × + × = −  

    Reorganizando el sistema se tiene:(1)

    (2) 

    (3)

    Resolviendo (1), (2) y (3) se tiene:

    3

    25 10 xV I = − ×

    10 KΩ 20 V

    + -

    5 A 10 A

    2 KΩ

    3 I 

    2 I 1 I 

    5 KΩ

    4  xV 

     xV 

    8 KΩ

    a(+)

    b(-)

     sc I 

     + -

    1 2 5 I I − + =

    3 3 3

    1 2 310 10 27 10 12 10 20 I I I × + × − × = −

    3 3 3

    1 2 310 10 2 10 20 10 20 I I I − × − × + × = −

    2 1 5 I I − =

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    18/48

      129

    2 0.67 A I   =  

    2 10 10.67 A sc I I = + =  

    31829.8 k 

    10.67

    octh

     sc

    V  R

     I = = = Ω  

    El circuito equivalente

    31. Hallar el circuito equivalente Norton entre los terminales a y b (sobre el puente)del circuito de la figura.

    Solución:

    Como la carga entre a y b es el puente de resistencias, para hallar el voltaje de

    circuito abierto ocV   se obtiene el siguiente circuito:

    318 kV

    a(+)

    b(-)

    29.8 kΩ 

    a(+)

    b(-)

    6 Ω

    2 Ω

    4 Ω

    3 Ω

    6 Ω5 Ω

    12 V

    12 V

    a(+)

    b(-)

    6 Ω 

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    19/48

      130

    ( )6 0 12 0abV − + + =  

    12 VabV    =  

     sc I  : Corriente de corto circuito, la carga a y b se reemplaza por un corto circuito.

    122 A

    6 sc I    = =  

    6th N  R R= = Ω  

    El circuito equivalente de Norton.

    32.  Hallar el equivalente Norton entre los terminales a y b del circuito de la figura.

    12 V

    a(+)

    b(-)

    6 Ω 

     sc I 

    12 A 6 Ω 

    a(+)

    b(-)

    6 Ω 

    3 Ω 2 Ω 

    5 Ω 

    4 Ω 

    a(+)

    b(-)

    6 Ω

    2 Ω

    4 Ω

    3 Ω

    6 Ω5 Ω

    12 V

     I + –

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    20/48

      131

    Nota: entre a y b no existe carga.

    Solución:

    HallarocV 

    :

    6 12 0

    6 12

    ab

    ab

    V I 

    V I 

    − − + =− − + =− − + =− − + =

    = −= −= −= − 

    Es necesario hallar solo I, por lo tanto se simplifica el circuito haciendo unatransformación ∆-Y.

    a(+)

    b(-)

    6 Ω

    8/9 Ω

    2/3 Ω

    6 Ω5 Ω

    12 V

     I + –

    4/3 Ω

    a(+)

    b(-)

    6 Ω

    53/9 Ω

    2/3 Ω

    12 V

     I + –

    22/3 Ω

    a(+)

    b(-)

    0.666 Ω

    12 V

    6 Ω

     I 

    3.266 Ω

    CIRCUITO A

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    21/48

      132

    121.208 A

    9.932 I  = == == == =  

    (((( ))))6 1.208 12 4.74 VabV    = − = −= − = −= − = −= − = −  

     sc I  : Se cortocircuitan los terminales a y b del circuito A.

    122 A

    6 sc I    = =  

    4.752.375

    2th R   = = Ω  

    El equivalente Norton:

    33.  Aplicando el teorema de Thevenin entre los terminales a y b, hallar la potencia

    disipada en la resistencia 1 y R   = Ω= Ω= Ω= Ω . 

    4.74 VthV    = − == − == − == − = 4.74 VthV    ====

    12 V

    a(+)

    b(-)

    6 Ω 

    3.932 Ω   sc I 

    2 A 2.375 Ω 

    a(+)

    b(-)

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    22/48

      133

    Solución:

    Aplicando la transformación ∆ - Y:

    2 2 2 4 2 4

    8 8 8

    0.5 1 1

    a b c

    a b c

     R R R

     R R R

    × × ×× × ×× × ×× × ×= = == = == = == = =

    = Ω = Ω = Ω= Ω = Ω = Ω= Ω = Ω = Ω= Ω = Ω = Ω

     

    La transformación de la fuente de corriente y resistencia en paralelo. 

    Incorporando ambas transformaciones obtenemos el siguiente circuito para hallar

    oc th abV V V = == == == = .

    5 A

    2 Ω 

    1 Ω 

    4 Ω 2 Ω 3 V

    2 Ω 

    6  x I 

    1 Ω 

    1 y R   = Ω

    1 Ω 

     x I 

    a(+)

    b(-)

    2 Ω 

    2 Ω  4 Ω 

    a R b R

    c R

    2 Ω 

    a(+)

    b(-)

     x I 

     x I 

    1 Ω 

    1 Ω  6  x I 

    1 Ω 

    2 Ω 

    0.5 Ω 

    5 V

    +

    -

    -

    +

    - +

    + -

    5 A 1 Ω 5 V

    1 Ω 

    ⇔⇔⇔⇔

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    23/48

      134

    (((( )))) (((( ))))1 0 2 6 2 0 0ab x xV I I − + − − + =− + − − + =− + − − + =− + − − + =  

    (A)

    Para hallar  x I   se recorre la malla I:

    6 2 5 2.5 0 x x x I I I − − + − =− − + − =− − + − =− − + − =  

    10.5 5 x I − = −− = −− = −− = −  

    5476.19 mA

    10.5 x I 

      −−−−= == == == =

    −−−− 

    Para hallarabV   en A:

    8 3.809 Vab oc xV V I = = − == = − == = − == = − =  

    Hallar  sc I   cortocircuitando las terminales a y b.

    Malla 1:

    (1)

     x a I I = −= −= −= −  

    Malla 2:

    (2)

    Resolviendo (1) y (2) parab

     I  :

    1.09 Ab sc I I = = −= = −= = −= = −  

    3.803.5

    1.09

    oc

    th

     sc

    V  R

     I 

    −−−−= = = Ω= = = Ω= = = Ω= = = Ω

    −−−− 

    a(+)

    b(-)

    a I 

     x I 

    1 Ω 

    1 Ω  6  x I 

    3 Ω 

    2 Ω 

    0.5 Ω 

    5 V

    -

    +

    +

    -

    + -

    - +

    -

    +

    + -

    b I    sc I 

    2 6ab oc t h x xV V V I I  = = = − −= = = − −= = = − −= = = − −

    92 6 5 0

    2  a b x I I I − − + =− − + =− − + =− − + =

    5 2 6 0b a a

     I I I − − =− − =− − =− − =

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    24/48

      135

    Circuito equivalente Thevenin:

    Potencia disipada por  y R :

    2 1

    4.5 3 3.8 0

    0.17 A

    0.032 W

     P I 

     I 

     I 

     P 

    = ×= ×= ×= ×

    − + =− + =− + =− + =

    = −= −= −= −

    ====

     

    34.  Hallar el equivalente Thevenin entre los terminales a y b.

    Solución:

    Aplicando la técnica de voltajes de nodo para hallaroc

    V  :

    3

    3

    0ab x

    ab x

    V V V 

    V V V 

    − + + =− + + =− + + =− + + =

    = += += += + 

    (1)

    (2)

     I ∑∑∑∑  en el nodo 2V  :

    (3)

    Resolviendo para 2V  , (2) y (1) en (3):

    10 A4 Ω 

    5 Ω  5 Ω 

    3 Ω  10 V x

     xV 

    a (+)

    b (-)

    + – y I 

    1V  2V  3V 

    2 3 xV V V = −= −= −= −

    3 10 VV   ====

    3 21 2 10 05 5

    V V V V    −−−−−−−−+ + =+ + =+ + =+ + =

    3.8 V

    3.5 Ω 

    3 V

    1 Ω 

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    25/48

      136

    2 2 210 1010 05 5

    V V V − − −− − −− − −− − −+ + =+ + =+ + =+ + =  

    250 VV    ====  

    2 50 Vab ocV V V = = == = == = == = =  

    Hallando la corriente de corto circuito.

    1

    10

    3 I   ==== por estar en paralelo con la fuente de 10 V,

    22 A I    ====  

    2 5 10 V xV I = × == × == × == × =

     

    4

    102.5 A

    4 4

     xV  I    = = == = == = == = =  

    recorriendo la malla externa:

    55 10 0

     x xV I V − + + + =− + + + =− + + + =− + + + =  

    5

    102 A

    5 I   = − = −= − = −= − = −= − = −  

    En el nodo B:

    5 2

    5 2

    10 0

    10

    2 10 2 6 A

     sc

     sc

     sc

     I I I 

     I I I 

     I 

    + − − =+ − − =+ − − =+ − − =

    = + −= + −= + −= + −

    = − + − == − + − == − + − == − + − =

     

    50 25

    6 3

    octh

     sc

    V  R

     I = = = Ω= = = Ω= = = Ω= = = Ω  

    10 A4 Ω 

    5 Ω  5 Ω 

    3 Ω  10 V x

     xV 

    a (+)

    b (-)

    4 I 

    5 I  2 I 

     sc I 

    1 I + –

    B

    2

    10

    5 I    ====

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    26/48

      137

    Como entre los terminales a y b no existe carga el circuito queda abierto.

    35.  Hallar  yV   en el circuito de la figura.

    Solución:

    Como en el circuito tiene cuatro fuentes independientes este puede descomponerseen varios circuitos componentes agrupando fuentes: 2 y 2, 3 y 1, o cada fuente

    independiente actuando sola. En cualquier caso para las fuentes que no actúan sehace cero su voltaje o su corriente.

    a) Solución 1: para ilustrar el procedimiento se agrupar las fuentes de corrienteen un circuito componente y las fuentes de voltaje en otro. En el primer caso lasfuentes de corriente se hacen cero abriendo terminales y en el segundo caso sehacen cero las fuentes de voltaje lo cual equivale a cortocircuitarlas.

    Circuito 1:

    0 I  ====

    0 I  ====

    4 Ω

    5 Ω

    1 Ω

    10 V 15 V

    +

    1 y

    V + –

    1 y I 

    5 A

    +

    10 V

    1 Ω

    10 A

    5 Ω

    15 V

    4 Ω

    + –V 

    50 V

    25/3 Ω 

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    27/48

      138

    Circuito 2:

    b)  Solución2: resolviendo el circuito por descomposición en cuatro circuitoscomponentes se tiene: 

    1

    1

    1

    10 15 10 0

    0.5 A

    V 2.5 V

     y

     y

     y

     I 

     I 

    + − =+ − =+ − =+ − =

    = −= −= −= −

    = −= −= −= −

    2

    2

    2 2

    2

    10 10 25 0

    3.5 A

    V 5 25

    V 7.5 V

     y

     y

     y y

     y

     I 

     I 

     I 

    − − =− − =− − =− − =

    ====

    = −= −= −= −

    = −= −= −= −

    1 1 10 V y y yV V V = + = −= + = −= + = −= + = −

    4 Ω

    5 Ω

    1 Ω+ –

    0V  ====0V  ====

    2 yV 

    2 y I 

    a I 

    b I 

    5 A

    10 A

    10 V

    + –5Ω

    5 Ω

    25 V

    2 y I 

    2 yV 

    10 V

    1 Ω

    5 Ω

    0 I  ====

    0 I  ==== 0V  ====

    1 I 

    4 Ω

    +

    -

    1V + -

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    28/48

      139

    1 1

    1 1 1

    10 10 1 A

    5 5 V

     I I 

    V I V 

    = == == == =

    = × Ω == × Ω == × Ω == × Ω = 

    2 2

    2

    10 15 0 1.5 A

    7.5 V

     I I 

    + = = −+ = = −+ = = −+ = = −

    = −= −= −= − 

    1 1 2 2.5 V yV V V = + = −= + = −= + = −= + = −  

    9

    10

    b a

    a b

     I I 

     I I 

    ====

    = += += += + 

    3

    9 A 1 A

    5 V

    a b I I 

    = == == == =

    ==== 

    0 I  ====

    2V 

    + -

    2 I 

    10 V0V   ==== 0 I  ====

    5 Ω

    4 Ω

    1 Ω

    0 I  ====

    + -3

    0V   ==== 0V  ====

    4 Ω

    5 Ω

    1 Ω

    10 A

    b I a I 

    4V 

    10 A

    + -

    0 I  ==== 0V  ====0V   ====

    2.5 A

    2.5 A

    5 Ω

    4 Ω

    1 Ω

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    29/48

      140

    4

    2 3 4

    2.5 5 12.5 V

    7.5 V y

    V V V 

    = − × = −= − × = −= − × = −= − × = −

    = + = −= + = −= + = −= + = − 

    1 2 1 2 3 4 10 V y y yV V V V V V V  = + = + + + = −= + = + + + = −= + = + + + = −= + = + + + = −  

    36.  Hallar  yV   aplicando el principio de superposición.

    Solución:

    Cada circuito componente debe contener la fuente dependiente. Los siguientes sonlos circuitos componentes:

    10 3 A y a bi V I I  = + == + == + == + =∑∑∑∑   20 3 A y c d i V I I  = + == + == + == + =∑∑∑∑  luego: 9 b a b I I I + =+ =+ =+ =  (1) luego: 9 d c d  I I I + =+ =+ =+ =  (1)

    0

    5 3 15a b

    v

     I I 

    ====

    + =+ =+ =+ =

    ∑∑∑∑ (2)

    0

    5 3 10c d 

    v

     I I 

    ====

    + = −+ = −+ = −+ = −

    ∑∑∑∑ (2)

    resolviendo (1) y (2): resolviendo (1) y (2):

    1

    15A

    37

    45V

    37

    b

     y

     I 

    = −= −= −= −

    = −= −= −= −

     

    1

    10A

    37

    30V

    37

     y

     I 

    ====

    ====

     

    5 Ω 3 Ω

    15 V

    + -Y 

    3 Y V 10 V

    +

    -

    15 V

    5 Ω 3 Ω

    + -1

    13V  0V   ====

    a I  b I 

    A

    + -

    5 Ω

    10 V+

    -

    3 Ω

    2V 

    13

     yV 0V   ====

    c I  d  I 

    A

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      141

    1 2

    15V

    37 y y yV V V = + = −= + = −= + = −= + = −  

    Comprobando por solución del circuito total:

    1 1 20 3 A yi V I I  = + == + == + == + =∑∑∑∑  

    1 20 5 3 10 15 0v I I = + + − == + + − == + + − == + + − =∑∑∑∑  

    23 yV I ====  

    resolviendo:2

    5 15A V

    37 37 y I V = − = −= − = −= − = −= − = −  

    37.  Hallar abV  , en el circuito de la figura aplicando el principio de superposición.

    Solución:

    Es necesario tener en cuenta: las fuentes independientes de voltaje se hacen cero,cortocircuitando sus terminales; las fuentes independientes de corriente se hacencero abriendo sus terminales, permaneciendo las fuentes dependientes.

    5 Ω 3 Ω

    15 V

    + -Y V 

    3 Y V 10 V

    +

    -

    1 I 

    2 I A

    2 Ω  6 Ω 

    5 I    10 A 10 V

    5 A3 Ω 

    5 Ω 5 Ω 

    20 V+ –

    a

    b

     y I 

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      142

    a. Solución 1: se agrupan las fuentes de voltaje en un circuito y se hacencero las fuentes de corriente abriendo sus terminales. 

    Cada fuente de corriente establece una ecuación de restricción.

    (1)

    (2)

    (3)

    Suma de voltajes alrededor de la mala exterior:

    (4)

    Reemplazando en (4) en términos dec I   en (1), (2) y (3), se tiene:

    (((( )))) (((( ))))2 5 6 5 10 25c c c I I I − + + + =− + + + =− + + + =− + + + =  

    despejando5

    A18

    c I   ====  

    Suma de voltajes incluyendo 1abV  :

    1

    1

    5 15 0295

    V18

    ab c

    ab

    V I 

    + + =+ + =+ + =+ + =

    = −= −= −= − 

    En el otro circuito se agrupan las fuentes de corriente y se hacen cero las fuentesde voltaje cortocircuitando sus terminales. En ambos circuitos permanece la fuentedependiente.

    2 Ω  6 Ω 

    15

     y I    10 A

    5 A3 Ω 

    5 Ω 5 Ω a

    b

    a I    b I   

    c I   

    15 A

     y I    ====

    0V   ====

    0V   ====

    5b c I I − =− =− =− =

    10b a I I − =− =− =− =

    5c a I I − =− =− =− =

    2 6 10 5 0a b c y I I I I + + + =+ + + =+ + + =+ + + =

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      143

    Circuito 2:

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff en la malla exterior, se tiene:

    2

    2

    18 20 20 5 0

    0 A 0 A

    a y

     y a

     I I 

     I I 

    + − − =+ − − =+ − − =+ − − =

    = == == == = 

    2 20 VabV    ====  

    1 2

    29520

    18ab ab abV V V = + = − += + = − += + = − += + = − +  

    65 V18

    abV    ====  

    b. Solución 2: El circuito original es equivalente a la suma de 4 circuitoscomponentes, en cada uno de los cuáles está la fuente dependiente y actúa cadavez una sola fuente independiente.

    Circuito 1:

    De la figura1 0 y I    ==== , luego la fuente 15 0 y I    ==== .

    0 I 0 I   ====

    5 Ω 

    20 V

    0 I  ====

    20 V

    5 Ω 

    3 Ω 

    2 Ω  6 Ω 

    25

     y I   

    a

    b

    + –

    2 y I 

    0V   ====

    0 I  ====

    0 I  ====1 I 

    6 Ω 

    5 Ω 5 Ω 

    3 Ω 

    2 Ω 

    15 I   

    1 0 y I    ====

    20 V

    a

    b

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      144

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff se tiene:

    1

    1

    20 18 0

    20A

    18

     I 

     I 

    + =+ =+ =+ =

    = −= −= −= − 

    1 1

    1

    5

    100V

    18

    ab

    ab

    V I 

    = −= −= −= −

    ==== 

    Circuito 2:

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff se tiene:

    2

    2

    18 20 0

    20A

    18

     I 

     I 

    − =− =− =− =

    ==== 

    2 2

    2

    20 5 0

    5 20 26020 V

    18 18

    ab

    ab

    V I 

    − + =− + =− + =− + =

    ××××= − == − == − == − =

     

    Circuito 3:

    Resolviendo por corrientes de malla:

    20 V

    a

    b

    0 I  ====

    0 I  ====

    0V   ====2 I 

    20

     y I    ====

    6 Ω 2 Ω 

    3 Ω 

    5 Ω 5 Ω 

    + –

    25

     y I 

    b I 

    a I 

    2 Ω  6 Ω 

    2 Ω 

    5 Ω  5 Ω 

    0V   ====

    0V   ====

     a

    b

    10 A3

    5 y

     I 

    3 I 

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      145

    3 10 A

    10

     y

    b a

     I 

     I I 

    ====

    − =− =− =− = 

    de donde 10a b I I = −= −= −= −  

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff alrededor de la malla exterior:

    (((( ))))

    316 5 2 0

    16 2 10 50

    b y a

    b b

     I I I 

     I I 

    − + =− + =− + =− + =

    + − =+ − =+ − =+ − = 

    70A

    18b I   ====  

    Para hallar3abV  : 

    3 3

    3

    5 3 0

    70 8905 3 10 V

    18 18

    ab b y

    ab

    V I I 

    + + =+ + =+ + =+ + =

    = − × − × = −= − × − × = −= − × − × = −= − × − × = − 

    Circuito 4:

    A continuación se abstraerán las ecuaciones correspondientes:

    4 5 A5

    5

     y

    a b

    a b

     I  I I 

     I I 

    = −= −= −= −− =− =− =− =

    = += += += +

     

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff en la malla exterior:

    (((( ))))   (((( ))))

    48 10 5 0

    8 5 10 5 5 0

    a b y

    b b

     I I I 

     I I 

    + − =+ − =+ − =+ − =

    + + − − =+ + − − =+ + − − =+ + − − = 

    a I 

    3 Ω 

    2 Ω  6 Ω 

    5 Ω  5 Ω 

    0V   ====

    0V   ====

    b I 

     a

    b

    4 y I 

    45  y I 

    5 A

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      146

    despejandob I  ,

    65A

    18b I   = −= −= −= −  

    para hallar4abV  :

    4 4

    4

    5 3 0

    65 5955 3 5 V

    18 18

    ab b y

    ab

    V I I 

    + + =+ + =+ + =+ + =

    + × − − × =+ × − − × =+ × − − × =+ × − − × = 

    La respuesta total es igual a la suma de las respuestas componentes así:

    (((( ))))1 2 3 4

    890100 260 595 65V

    18 18 18 18 18

    ab ab ab ab ab

    ab

    V V V V V  

    = + + += + + += + + += + + +

    −−−−= + + + == + + + == + + + == + + + =

     

    65V

    18abV    ====  

    c.  Solución 3: Para el circuito original, con todas las fuentes actuando.

    5 5

    5 A

    b c b c

     y

     I I I I 

     I 

    − = = +− = = +− = = +− = = +

    ==== 

    c a y I I I − =− =− =− =  Ecuación de restricción

    10b a I I − =− =− =− =  Ecuación de restricción

    Suma de voltajes alrededor de la malla externa:

    5 2 6 20 5 10 y a b c I I I I − + + + + =− + + + + =− + + + + =− + + + + =  

    2 Ω  6 Ω 

    5 y

     I    10 A 10 V

    5 A3 Ω 

    5 Ω 5 Ω 

    20 V

    + –

    a

    b

    c I 

    b I a I 

     y I 

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    1

    1

    1 1

    1

    1

    0

    10 0

    1 1 0

    5 A

     y x

     y x

     y x

     y

     I I 

     I I V 

     I I  I 

    ====

    + + =+ + =+ + =+ + =

    × − × − =× − × − =× − × − =× − × − =

    ===== −= −= −= −

     

    Circuito 2:

    2 2

    2

    1 2

    10 2

    5 A

    5 5 0 A

     y

     y

     y y y

    V I 

     I 

     I I I 

    = == == == =

    ====

    = + = − + == + = − + == + = − + == + = − + =

     

    b. 

    Solución 2: para el circuito original, actuando todas las fuentes.

    0 10 V

    10 0

    10 A

     y x

     y x

     I I 

     I I 

    ====

    + + =+ + =+ + =+ + =

    + = −+ = −+ = −+ = −

     

    1 Ω  1 Ω 

    1 Ω 

    2V 

    2V  2 Ω  2 Ω  10 V0 I  ====

    2 I 

    +

     I 

    1 Ω  1 Ω 

    1 Ω 10 A

    0V 

    0V  2 Ω  2 Ω  10 V

     x I 

    0 I  ====

    +

    -

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      149

    10 A

    0 A

     x

     y

     I 

     I 

    = −= −= −= −

    ==== 

    39.  Aplicando el principio de superposición hallar  xV  . 

    Solución:

    a. Solución 1: Teniendo en cuenta que el circuito tiene una fuentedependiente, el principio de superposición se aplica construyendo doscircuitos componentes, cada uno de ellos incluye una de las fuentesindependientes y la fuente dependiente.

    En el circuito 1 se ha hecho 0 voltios la fuente de voltaje cortocircuitandosus terminales. En el circuito 2 se ha hecho 0 amperios la fuente de

    corriente abriendo sus terminales.

    La respuesta solicitada será:

    1 2 x x xV V V = += += += +  

    Circuito 1:

    Por transformación de fuentes:

    0V  ====

     

    1 A400

     xV 

    600 Ω 

    400 Ω 

    200 Ω 

    5 mA 

    500 Ω 

    + - 1 xV   

    + - 

    500 Ω 

    400 Ω 

    600 Ω 200 Ω 

     xV   

    A400

     xV 

    5 mA 

    4 V 

    +

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      150

    15 mA, 500 y , 400400

     xV  Ω ΩΩ ΩΩ ΩΩ Ω , se reduce el circuito a una sola malla y para ésta se

    plantea suma de voltajes alrededor de la malla igual a cero.

    (((( )))) 1 1200 600 400 500 2.5 0 x I V + + + − + =+ + + − + =+ + + − + =+ + + − + =  

    Donde1 1200 xV I ==== , por sustitución:

    1 11.66 mA 0.332 V x I V = − = −= − = −= − = −= − = −  

    Circuito 2:

    Planteando dos ecuaciones de malla se tiene:

    (1)

    (2)

    (3)(2) y (3) en (1)

    2 2

    2

    1700 400 4200 400

    0.53 V

     x x

     x

    V V 

    − = −− = −− = −− = −

    = −= −= −= −

     

    Sumando todas las respuestas componentes:

    3 I   

    2 I   

    500 Ω 

    400 Ω 

    600 Ω 

    200 Ω 

    2 xV 

    1 xV    600 Ω 

    200 Ω 

    2 I   

    500 Ω  400 Ω 2.5 V 

    2 A400

     xV   

    400400

     xV  ××××  

    + - 

    + - 

    4 V 

    +

    0 I  ====

     

    2 31700 400 4 0 I I − + =− + =− + =− + =

    2

    3 400

     xV 

     I   ====

    2 2200 xV I ====

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      152

    Solución:

    a. Solución 1: el circuito es equivalente a la suma de dos circuitoscomponentes, cada uno de ellos contiene una fuente independiente y unafuente dependiente.

    La fuente dependiente de voltaje se hace cero, cortocircuitando susterminales y la fuente de corriente se hace cero abriendo sus terminales.

    Circuito 1:

    Al existir un circuito abierto la corriente que circula por la resistencia de 4 Ω  es

    cero, luego,1 0 V yV    ====  y por lo tanto la fuente dependiente de corriente se hace cero

    y sus terminales quedan en circuito abierto así:

    La corriente en la resistencia de 2 Ω es igualmente cero, luego, 1 20 VV   ==== . El voltaje

    de la fuente aparece aplicado sobre los terminales de1V  .

    14 0

     yV    ====  2 Ω 

    0 I  ====  

    1V   

    + -3 Ω 

    2 Ω  20 V

    10

     yV    ====

     +

    3 Ω 

    4 Ω 

    2 Ω 2 Ω  20 V1

    4V   

    1V   

    + -

    + -0 I  ====  

    1V   

    +

    -

    2 Ω 2 Ω  20 V 4V   

    4 y

    V   

    4 Ω 

     

    +

    -

    + - 

    + - 

    20 A

    3 Ω 

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      153

    Circuito 2: 

    Al cortocircuitar la fuente de voltaje se hacen cero la corriente y el voltaje en laresistencia de 5 Ω.

    La fuente de la corriente de 2 A produce una caída de voltaje2 8 V yV    = −= −= −= − .

    Luego, la caída de voltaje en la resistencia de 2 Ω es:

    (((( ))))22 4 2 2 x y I V = − ×= − ×= − ×= − ×  

    y la suma de voltajes alrededor de la malla será:

    (((( ))))2 2 24 2 2 0 y yV V V + − × + =+ − × + =+ − × + =+ − × + =  

    Sustituyendo y despejando 2V   se tiene:

    2 76 VV   ====  

    La respuesta total será:

    1 2 20 76 96 VV V V = + = + == + = + == + = + == + = + =  

    b. Solución 2: para el circuito original, actuando todas las fuentes.

    2 Aa I    ====   Ecuación de restricción

    3 Ω 

    2 A

    4V   

    V   

    2 Ω  20 V

    +

    -

    3 Ω 

    3 Ω 

     yV   

    + -

    + -

    b I   

    a I   

    3 Ω 2

    V   

    + -

    2 Ω 

    4 Ω 

    2 Ω 

    - +

    2 yV   

    (((( ))))24 2 yV    −−−−   x I   

    24

     yV   0V   ====  

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      154

    4b y I V ====   Ecuación de restricción

    4 aV I ====   Ecuación de dependencia

    8 V yV   ====  

    32 Ab I    = −= −= −= −  

    Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff alrededor de la malla por donde fluyea I  ,

    se tiene:

    2.6 EJERCICIOS PROPUESTOS

    1. 

    Para los circuitos de las figuras a y b hallar 1 2, I e I   

    a)

    b)

    2.  En los circuitos de las figuras a, b y c hallar la corriente i   y el voltaje v ,entodos los casos.

    (((( ))))

    (((( ))))

    20 2

    20 8 2 2 32 96 V

     y a bV I I V  

    − + − =− + − =− + − =− + − =

    = + + + == + + + == + + + == + + + =

    10 Ω 10 Ω

    100 V20 A50 V

    1 I  1 I 

    50 A

    100 V

    1 I  2 I 

    50 A 5 Ω  3 Ω 

    10 Ω 

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      155

    a)

    b)

    c)

    3.  Para los circuitos del problema anterior plantear las ecuaciones de malla y devoltajes de nodo (corrientes) para encontrar la corriente i  y que se señala.

    4.  Entre los siguiente valores de  R : 0.1 ,1 , 10 , 100 , 1K , 10K , 1MΩ Ω Ω Ω Ω Ω Ω ; Cuál es

    el que hace que el circuito de la figura entregue la máxima cantidad depotencia a  R .

    10 Ω 10 Ω 

    10 Ω 

    10 Ω 

    50 V50 V

    100 V

    20 V

    i

    5 ( )v A

    v+ –

    20 Ω 

    100 V

    100 V

    20 Ω  20 Ω 

    4 ( )v A

    v+ –

    20 Ω  4i

    100 V

    10 Ω 

    10 Ω 20 A

    i

    20 Ω 

    5 ( )v A

    v

    +

     _

    20 A

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    5.  Hallar los circuitos equivalentes de Thevenin y Norton para los circuitos de lafigura a y b. En ambos casos la,  R  entre los terminales a y b es la resistencia

    de carga  L R  

    a)

    b)

    6.  En los circuitos de la figura a, b y c, hallar la respuesta de corriente  I  ,aplicando el principio de superposición.

    3 Ω 

    +

    -

     xV 

    10 Ω 

    5 Ω  2 Ω 

    2 Ω 

    10  x I 

    3  xV 

     x I 

    a b

    5 Ω

    2 Ω1 Ω

    5 Ω

    10 Ω05V 

    0V  250 V

    2 Aa

    b

    +

    -

    2 Ω  2 Ω 

     R

    2 Ω 

    5 A

    5 Ω 

    1 Ω  125 V

    10

     x I 

     x I 

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    a)

    b)

    c)

    7.  Para el circuito de la figura, hallar la potencia de la fuente de 10 A , si:

      0 R = Ω , 50 R = Ω ,  R → ∞ .Resolver aplicando tanto corrientes de mallas como de voltajes de nodo.

    50 Ω

    10 Ω

    20 Ω

    20 A

    10 A

    20 A

     R

    20 A 5 Ω

    4 Ω

    5 Ω

    10 Ω10 Ω

    10 y

     yV 

     x I 

    10  x I 

    20 V

    + -

    10 Ω4 Ω 5 Ω

    5 Ω4 Ω 20 V

     x I 

    20  x I 

     I 

    10 A

    20 A 20 V 5 Ω

    5 Ω10 Ω4 Ω

    4 Ω

    10 Ω

     I 

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    10. 

    Hallar el equivalente de Thevelin entre los terminales a y b del circuito de lafigura, si la fuente es:

    a.  Una fuente de corriente de 20 mA

    b.  Una fuente de voltaje de 10 KV  

    c. 

    Una fuente de voltaje dependiente de corriente de valor 4 (V) xi  d.

     

    Una fuente de corriente dependiente de voltaje de valor 5 (A) yv  

    11. 

    Hallar el circuito equivalente para el transistor que se representa en la figuraentre los terminales a y b.

    12.  (superposición) En los circuitos de la figura hallar V   aplicando el principio desuperposición.

    10 KΩ

    1 R

    2 R1 2 K V  2 1 K I 

    1 I 

    2V 

    +

     _

    a

    b

    FUENTE

    5 KΩ

    4 KΩ

    4 KΩ

    10 KΩ

     R

     x I 

    a b

    ++++

    −−−−

    10 Ω

    20 Ω 30 Ω

    +

    5 yV 

    10 Ω

    20 Ω

    20 Ω

    20 Ω+