Guía docente de Circuitos Eléctricos: Teoría e Instrumentación (2951141)
Grado
Rama
Módulo
Materia
Curso
Semestre
Créditos
Tipo
Profesorado
Teórico
Tutorías
Alfonso Salinas Extremera
Ver email- Lunes de 17:00 a 19:00 (Desp. 113, Fac. Ciencias)
- Miércoles de 17:00 a 19:00 (Desp. 113, Fac. Ciencias)
- Jueves de 12:00 a 14:00 (Desp. 113, Fac. Ciencias)
Prerrequisitos y/o Recomendaciones
Se recomienda haber cursado las materias de Física y estar cursando las asignaturas Métodos Matemáticos I y II.
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)
- 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.
Competencias
General competences
- CG01. Capacidad de análisis y síntesis
- CG02. Capacidad de organización y planificación
- CG03. Comunicación oral y/o escrita
- CG05. Capacidad de gestión de la información
- CG06. Resolución de problemas
- CG07. Trabajo en equipo
- CG08. Razonamiento crítico
- CG09. Aprendizaje autónomo
Competencias Específicas
- CE01. Conocer y comprender los fenómenos y las teorías físicas más importantes.
- CE02. Estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.
- CE04. Medir, interpretar y diseñar experiencias en el laboratorio o en el entorno
- CE05. Modelar fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático.
- CE07. Trasmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes.
- CE09. Aplicar los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física.
Resultados de aprendizaje (Objetivos)
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).
Programa de contenidos Teóricos y Prácticos
Teórico
CONTENIDOS:
Variables y elementos de un circuito eléctrico
- Circuitos eléctricos y corriente
- Voltaje. Sistemas de unidades
- Potencia y energía en un circuito
- Elementos activos y pasivos. La resistencia
- Condensadores y energía almacenada en un condensador
- Inductores y energía magnética en un inductor
- Fuentes independientes y dependientes
Leyes, Métodos de Análisis y Teoremas en circuitos resistivos.
- Leyes de Kirchhoff. Asociación serie y paralelo en resistencias y en fuentes
- Métodos de las tensiones de nudo
- Método de las corrientes de malla
- Principio de superposición
- Teoremas de Thevenin y Norton. Transformación de fuentes.
- Máxima transferencia de potencia
El amplificador operacional
- El amplificador operacional
- El amplificador operacional ideal
- Análisis de circuitos con amplificadores operacionales
Respuesta de los circuitos en el dominio del tiempo
- Capacitores e inductores. Asociaciones series y paralelo
- Respuesta de un circuito de primer orden
- Respuesta de un circuito de segundo orden. Frecuencia compleja.
Análisis avanzado de Circuitos I. La Transformada de Laplace
- Señales y formas de onda
- La transformada de Laplace y sus propiedades
- La transformada inversa de Laplace
- Teoremas del valor inicial y final
- Función de transferencia e impedancia
- Convolución y estabilidad
Análisis avanzado de Circuitos II. Series de Fourier y Transformadas de Fourier
- Series de Fourier. Representaciones y propiedades
- La transformada de Fourier. Propiedades
- Aplicaciones de la transformada de Fourier a los circuitos eléctricos
- Teorema de Parseval
- Transformada discreta de Fourier. Concepto de muestreo y frecuencia de Nyquist
Circuitos de corriente alterna
- Senoides y fasores
- Relación entre fasores en elementos pasivos. Concepto de impedancia y admitancia
- Leyes de Kirchhoff en el dominio de la frecuencia. Asociación de impedancias
- Métodos y teoremas en el dominio de la frecuencia.
Potencia y fenómenos de inducción
- Potencia eléctrica. Potencia instantánea y potencia media
- Valores eficaces de una forma señal periódica
- Potencia compleja. Factor de potencia
- Teorema de máxima transferencia de potencia
- Inductores acoplados
- Transformador ideal
Respuesta en frecuencia. Circuitos selectivos en frecuencia
- Función de red. Función de transferencia
- Diagrama de Bode
- Circuitos de frecuencia selectiva. Filtros
- Respuesta en frecuencia de un amplificador operacional. Filtros activos
Práctico
Prácticas de Laboratorio
- Instrumentación de corriente continua y herramientas de análisis y presentación de datos experimentales.
- Teorema de Thevenin y circuitos con amplificador operacional
- Instrumentación de corriente alterna. Circuitos de primer orden en DF.
- Estudio de circuitos resonantes
- Transitorios en circuito RC y transformada discreta de Fourier
Bibliografía
Bibliografía fundamental
- 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
Bibliografía complementaria
- 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.
Enlaces recomendados
- 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
Metodología docente
- MD01. Lección magistral/expositiva
Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)
Evaluación Ordinaria
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.
Evaluación Extraordinaria
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.
Evaluación única final
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.