4 1 Ejercicios de Electrotecnia

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PROBLEMAS SOBRE ELECTROTECNIA 
MEDICIÓN Y ERROR 
1.1. ¿Cuál es la diferencia entre exactitud y precisión? 
1.2. Lístense cuatro posibles fuentes de errores en instrumentos. 
1-3. ¿Cuáles son las tres clases generales de errores? 
1.4. Defínase a) error instrumental; b) error límite; e) error de calibración; d) error ambiental; e) error 
aleatorio, f) error probable. 
. 1.5. Un miliamperímetro de 0-l-mA tiene 100 divisiones cuyas divisiones pueden ser fácilmente 
leídas. ¿Cuál es la resolución del medidor? 
1.6. Un voltímetro digital tiene un rango de conteo de lecturas de. O a 9 999. Determínese la 
resolución del instrumento en volts cuando lee la lectura al máximo de la escala en 9999 V. 
1-7. Establézcase el número de cifras significativas en cada uno de los siguientes casos: a) 542; b) 
0.65; e) 27.25; d) 0.00005; e) 40 x 106;f) 20 000. 
1-8. Cuatro capacitores están colocados en paralelo. Los valores de los capacitores son 36.3μF 3,85 
μF, 34.002 μF Y 850 nF, con una incertidumbre de un dígito en el último lugar. ¿Cuál es la capacitancia 
total? Dar solamente las cifras significativas en la respuesta. 
1-9. Se mide una caída de voltaje de 112.5 V a través de una resistencia por la cual pasa una corriente 
de 1.62 A. Calcúlese la potencia: disipada en la resistencia. Dar solamente las cifras significativas en 
la respuesta. 
1-10. ¿Qué voltaje daría un medidor de 20000 ohms/V en la escala de O-1-V, que se presenta en el 
circuito de la figura P 1-1O? 
 
1.ll. El voltaje en un resistor es de 200 V, con un error probable de ±2%, y la resistencia es de 42 Ω 
con un error probable de ± 1.5%. Calcúlese 
 a) la potencia disipada en el resistor; 
b) el porcentaje de error en la respuesta. 
1-12. Los siguientes valores se obtuvieron de las mediciones del valor de una resistencia: 147.2 Ω , 
147.4 Ω , 147.9 Ω , 148.1 Ω, 147. Ω 1, 147.5 Ω,147.6 Ω, 147.4 Ω ,147.6 Ω Y 147,5 Ω . Calcúlese a) 
media aritmética; b) desviación promedio; e) desviación estándar; d) error probable del promedio de 
las diez lecturas. 
1-13. Seis mediciones de una cantidad están asentadas en la hoja de datos y se presentan para su 
análisis: 12.35, 12.71, 12.48, 10.24, 12.63 Y 12.58. Hay que examinar los datos y con base en las 
conclusiones calcular a) media aritmética; b) desviación estándar; e) error probable en porcentaje del 
promedio de las lecturas. 
1·14. Dos resistencias tienen los siguientes valores: R, = 36 Ω ± 5% R2 = 75 Ω ± 5% 
Calcúlese a) la magnitud del error en cada resistencia; b) error límite en ohms y en porcentaje cuando 
las resistencias se conectan en serie; e) error límite en ohms y en porcentaje cuando se conectan en 
paralelo. 
1·15. El valor de una resistencia desconocida se determina con el método del puente de Wheatstone. 
La solución para la resistencia desconocida es RX = R1R2/R3, donde 
 R1= 500 Ω ± 1% 
 R2 = 615 Ω ± 1% 
 R3 = 100 Ω ± 0.5% 
Calcular a) valor nominal de la resistencia desconocida; b) error límite en ohms de la resistencia 
desconocida; e) el error límite en porcentaje de la resistencia desconocida. 
1·16. Se mide una resistencia con el método del voltímetro-amperímetro. La lectura del voltímetro es 
123.4 V en la escala de 250-V y la del amperímetro es 283.5 mA en la escala de 500-mA. Ambos 
medidores están garantizados con una exactitud de ± 1 % de lectura. a plena escala. Calcúlese a) 
valor indicado de la resistencia, b) límites dentro de los cuales se puede garantizar el resultado. 
1·17. En un circuito de cd, el voltaje en un componente es de 64.3 V y la corriente de 2.53 A, y ambos 
están dados con una incertidumbre de una unidad en el último lugar. Calcúlese la disipación de 
potencia con el número apropiado de cifras significativas. 
1·18. Se probó un transformador de potencia para determinar pérdidas y eficiencia. La potencia de 
entrada se midió siendo igual a 3 650 W y la salida de potencia entregada fue 3 385 W, en cada 
lectura se duda por ± 10 W. Calcúlese a) porcentaje de incertidumbre en las pérdidas del 
transformador; b) porcentaje de incertidumbre enla eficacia del transformador, determinado según 
la diferencia de la entrada y la salida de potencia leídas. 
1-19. El factor de potencia y el ángulo de fase en un circuito que conduce una corriente senoidal se 
determinan mediante mediciones de corriente, voltaje y potencia. La corriente es leída como 2.50 A 
en un amperímetro de 5-A, el voltaje como 115 Ven un voltímetro de 250-V y la potencia como 220 
W en un wattímetro de 5OO-W. El amperímetro y el voltímetro están garantizados con una exactitud 
de ±0.5% de la deflexión total de medición y el wattímetro dentro de un ±I% de la lectura a deflexión 
total. Calcúlese a) porcentaje de exactitud al cual se puede garantizar el factor de potencia; b) posible 
error en el ángulo de fase. 
INSTRUMENTOS INDICADORES ELECTROMECÁNICOS 
4·1. Determinar el valor de la resistencia necesaria para construir un voltímetro de 0-1 V, si se tiene 
un medidor de 0-1 mA con una resistencia interna de 125 Ω. 
4·2. ¿Cuál es el valor de la resistencia de derivación requerida para que un galvanómetro de 50 μA 
con una resistencia interna de 250 Ω , pueda medir de 0-500mA? 
 
4·3. ¿Qué resistencia en serie se requiere para ampliar la escala de 0-200 V de un medidor con 
 20 000 Ω /V, a 0-2000 V? ¿Qué régimen de potencia debe tener la resistencia? 
 4·4. ¿Cuál será la lectura de un medidor de 5 000 Ω /Ven la escala de 0-5 V, cuando se conecta al 
circuito de la figura ? 
 
4·5. Dibújese el diagrama, incluyendo valores, para una derivación de Ayrton para el movimiento de 
un medidor que tiene una deflexión a plena escala de lmA Y una resistencia interna de 500 Ω 
para cubrir los rangos de corriente de l0, 50, 100 y 500 mA. 
4-6. Muchos instrumentos electrónicos de medición de voltaje tienen una resistencia de entrada fija 
de 1 M Ω. ¿Cuál ha de ser la posición del selector de rango del multímetro mostrado en la CLASE, 
que presente una resistencia de entrada mayor que un instrumento electrónico típico para 
mediciones de cd? 
4-7. Una resistencia de 50 k Ω se mide con el multímetro de las figuras MOSTRADAS EN CLASE. a) 
¿Cuánta potencia se disipa en la resistencia si la escala aplicada es la de R x 10000? b) ¿Cuánta 
potencia se disipa en la resistencia si la escala empleada es la de R x 100? Considérese que el 
control de cero está en la posición correcta. 
 4·8. Un ohmiómetro tipo serie, diseñado para operar con una batería de 6 V, tiene un diagrama de 
circuito como el de la figura mostrada en clase. El galvanómetro tiene una resistencia interna de 2000 
Ω y requiere una corriente de 100μAv para una deflexión a plena escala completa. El valor de R, es 49 
k Ω. a) Si el voltaje de la batería ha caído a 5.9 V, calcúlese el valor necesario de R2 para poner en 
cero el medidor. b) Según las condiciones mencionadas en el inciso anterior, una resistencia 
desconocida se conecta al medidor dando una deflexión del medidor del 60%. Calcúlese el valor de la 
resistencia desconocida. 
4·9. ¿Qué tan bajo será el voltaje de la batería de una celda de 1.5 V del circuito ohmiómetro del 
multímetro mostrado en la figura mostrado en clase, que imposibilite ajustarlo a cero? 
4·10. ¿Qué es un instrumento de transferencia? ¿Por qué un dinamómetro es un instrumento de 
transferencia? 
4·11. ¿Por qué la sensibilidad (ohms por volts) de las escalas de ca de un multímetro es menor que las 
de cd? 
4·12. ¿Qué se entiende por error de forma de onda? ¿Cuáles son los medidores de ca más afectados 
por este tipo de error? 
4-13. ¿Cuáles son las ventajas de un medidor termopar? 
4-14. ¿Cuál es el puntode media escala de un medidor de termopar que tiene 10 A a plena escala? 
 4·15. El diagrama del circuito de la figura en clase muestra un voltímetro ca tipo rectificador de onda 
completa. El galvanómetro tiene una resistencia interna de 250 Ω y necesita 1mA para deflexionar a 
plena escala. Cada diodo tiene una resistencia directa de 500Ω y una resistencia inversa infinita. 
Calcúlese a) la resistencia en serie necesaria para la deflexión a escala completa del medidor cuando 
se aplican 25 Vrms a las terminal de él; b) el régimen ohms por volt de este voltímetro de ca. 
4-16. Calcúlese la indicación del medidor del problema 4·15 cuando se aplica una onda triangular con 
valor pico de 20 V a las terminales del medidor. 
4-17. Si se emplea un electrodinamómetro para medir la potencia con una lectura a escala completa 
de 100 W. ¿cuál es la lectura a un cuarto de escala?