Guía docente de Circuitos Eléctricos: Teoría e Instrumentación (2671124)

Se recomienda haber cursado las materias de Física y estar cursando las asignaturas Métodos Matemáticos I y II.

• Conceptos fundamentales de Teoría de Circuitos.
• Análisis de Circuitos: teoremas fundamentales.
• Régimen sinusoidal estacionario.
• Funciones de red y filtros.
• Amplificación y realimentación.
• Técnicas experimentales en circuitos eléctricos e instrumentación.

El alumno adquirirá

• Capacidad de análisis y de síntesis.
• Habilidad para plantear cuestiones físicas relacionadas con el análisis de circuitos.
• Habilidad en el uso de herramientas matemáticas para resolver circuitos tanto en régimen transitorio como en régimen estacionario.
• Compromiso crítico

El alumno sabrá/comprenderá

• Los parámetros y variables que gobierna un circuito.
• Estrategias de análisis circuital.
• La respuesta en frecuencia de circuitos así como de circuitos selectivos en frecuencia.
• Técnicas de análisis de transitorios tales como la transformada de Laplace y la transformadas de Fourier.
• Herramientas de cálculo mediante ordenador.

El alumno será capaz de

• Resolver problemas relacionados con los circuitos lineales tanto en régimen transitorio como en régimen estacionario.
• Resolver problemas de potencia así como circuitos acoplados magnéticamente.
• Analizar la respuesta en frecuencia de circuitos incluso con amplificadores operacionales (filtros activos).

CONTENIDOS:

Variables y elementos de un circuito eléctrico

1. Circuitos eléctricos y corriente
2. Voltaje. Sistemas de unidades
3. Potencia y energía en un circuito
4. Elementos activos y pasivos. La resistencia
5. Condensadores y energía almacenada en un condensador
6. Inductores y energía magnética en un inductor
7. Fuentes independientes y dependientes

Leyes, Métodos de Análisis y Teoremas en circuitos resistivos.

1. Leyes de Kirchhoff. Asociación serie y paralelo en resistencias y en fuentes
2. Métodos de las tensiones de nudo
3. Método de las corrientes de malla
4. Principio de superposición
5. Teoremas de Thevenin y Norton. Transformación de fuentes.
6. Máxima transferencia de potencia

El amplificador operacional

1. El amplificador operacional
2. El amplificador operacional ideal
3. Análisis de circuitos con amplificadores operacionales

Respuesta de los circuitos en el dominio del tiempo

1. Capacitores e inductores. Asociaciones series y paralelo
2. Respuesta de un circuito de primer orden
3. Respuesta de un circuito de segundo orden. Frecuencia compleja.

Análisis avanzado de Circuitos I. La Transformada de Laplace

1. Señales y formas de onda
2. La transformada de Laplace y sus propiedades
3. La transformada inversa de Laplace
4. Teoremas del valor inicial y final
5. Función de transferencia e impedancia
6. Convolución y estabilidad

Análisis avanzado de Circuitos II. Series de Fourier y Transformadas de Fourier

1. Series de Fourier. Representaciones y propiedades
2. La transformada de Fourier. Propiedades
3. Aplicaciones de la transformada de Fourier a los circuitos eléctricos
4. Teorema de Parseval
5. Transformada discreta de Fourier. Concepto de muestreo y frecuencia de Nyquist

Circuitos de corriente alterna

1. Senoides y fasores
2. Relación entre fasores en elementos pasivos. Concepto de impedancia y admitancia
3. Leyes de Kirchhoff en el dominio de la frecuencia. Asociación de impedancias
4. Métodos y teoremas en el dominio de la frecuencia.

Potencia y fenómenos de inducción

1. Potencia eléctrica. Potencia instantánea y potencia media
2. Valores eficaces de una forma señal periódica
3. Potencia compleja. Factor de potencia
4. Teorema de máxima transferencia de potencia
5. Inductores acoplados
6. Transformador ideal

Respuesta en frecuencia. Circuitos selectivos en frecuencia

1. Función de red. Función de transferencia
2. Diagrama de Bode
3. Circuitos de frecuencia selectiva. Filtros
4. Respuesta en frecuencia de un amplificador operacional. Filtros activos

Prácticas de Laboratorio

1. Instrumentación de corriente continua y herramientas de análisis y presentación de datos experimentales.
2. Teorema de Thevenin y circuitos con amplificador operacional
3. Instrumentación de corriente alterna. Circuitos de primer orden en DF.
4. Estudio de circuitos resonantes
5. Transitorios en circuito RC y transformada discreta de Fourier

• DORF Richard. C. y SVODOVA, James A.: Introduction to Electric Circuits. 8th Edition. Ed. John Wiley & Sons, 2011.
• NAHOI Mahmood y EDMINISTER, Joseph A.: Circuitos eléctricos. 4ª Ed. McGraw Hill.
• ZENG G.L., ZENG M.: Electric Circuits. Springer, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-60515-5.
• NILSSON James. W., RIEDEL Susan A. Circuitos eléctricos. Prentice Hall 7ª Ed., 2005.
• HAYT William H., KEMMERLY Jack E. and DURBIN Steven M., Análisis de circuitos en ingeniería. 7th Ed. McGraw Hill, 2007

• CARLSON A. Bruce. Circuitos, Ed. Thomson Learning, 2001.
• CHARLES K. ALEXANDER, MATTEWN. “Fundamentos de circuitos eléctricos”. MacGraw-Hill.
• JOSÉ LUIS PADILLA DE LA TORRE e ISABEL MARÍA TIENDA LUNA: “Fundamentos Físicos y Tecnológicos, Parte II Electrónica”, Ed. Técnica AVICAM, 2019.
• GARRIDO SUÁREZ C. CIDRÁS PIDRÉ, J. “Problemas de circuitos eléctricos”. Serie Reverté.
• EDMINISTER,J.: “Teoría y problemas de circuitos eléctricos”, Schaum
• BOYLESTAD, ROBERT L. “Análisis Introductorio de Circuitos”. Pearson.

• http://www.electronics-lab.com/downloads/schematic/013/ : Programa de diseño y simulación analógica y digital (Pspice versión de estudiante 9.1 )
• https://www.circuitlab.com/editor/ Simulador de circuitos eléctricos y electrónicos.
• http://www.dcaclab.com/en/lab/ Simulador de circuitos básicos

• MD01. Lección magistral/expositiva 

La evaluación de la asignatura será continuada y se realizará a partir de los resultados de los trabajos de seminario, teóricos (problemas) y prácticos así como de los exámenes en los que los estudiantes tendrán que demostrar las competencias adquiridas.

La evaluación de la materia se realizará mediante:

• Exámenes escritos de teoría-problemas. Se realizará un examen teórico que consistirá en la resolución de un conjunto de problemas relativos al temario impartido y cuyo grado de dificultad es parecido a los abordados en las relaciones de problemas:
  • Se permitirá el uso de calculadora no programable sin capacidad de transmitir información ni almacenamiento de información.
  • Se debe contestar a todas y cada una de los problemas propuestos
  • Se dará importancia a los comentarios y razonamientos utilizados en la resolución de los problemas.
• Prácticas de laboratorio. Se evalúan mediante: asistencia obligatoria al 80% de las sesiones, la evaluación continua durante las sesiones, cuadernos de laboratorio y sesión de evaluación.

Para aprobar la asignatura, hay que obtener una puntuación igual o superior a 5 en cada una de las partes de la asignatura.

Para la calificación final, se aplicarán las siguientes ponderaciones:

• Examen de teoría-problemas: 60% de la calificación final.
• Cuestiones de clase:10% de la calificación final.
• Prácticas de laboratorio: 20 % de la calificación final.

Para los estudiantes que no han superado la asignatura, tendrán un examen extraordinario a fijar por la Comisión Docente de Físicas. Dicho examen consistente en: (sin compensación entre partes)

• Un examen escrito de problemas sobre todo el contenido impartido durante el curso.
• En el caso de que no se hubiesen superado las pruebas correspondientes a las prácticas de laboratorio, se tendrá que realizar un examen de prácticas en el laboratorio.
• La ponderación en la calificación final de cada parte es la misma que la indicada en la evaluación continua.

La evaluación única (comunicado al profesorado y solicitado a la Directora del Departamento en tiempo y forma) se efectúa mediante examen final (diferente al de evaluación continua) en el que:

• Se realizará un examen escrito el día de la evaluación final consistente en una resolución de problemas y la realización de un examen de prácticas en el laboratorio.
• Se debe contestar a todas y cada una de las preguntas y problemas propuestos.
• Se permite el uso de calculadora con las mismas consideraciones que en la evaluación continua.
• Se dará importancia a los comentarios y razonamientos utilizados en la resolución de los problemas.

La ponderación en la calificación final de cada parte es la misma que la indicada en la evaluación continua.