Manual INCOMPLETO Laboratorio de Circuitos Eléctricos

5/25/2018 Manual INCOMPLETO Laboratorio de Circuitos Elctricos

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS

MATRICULA: Enero 2014 BRIGADA:______

PRCTICA #1: CONEXIONES SERIE Y PARALELO DE RESISTENCIAS

OBJETIVO: Calcular el valor de una sola resistencia que equivale a varias resistencias

conectadas en serie y en paralelo.

Resistencia serie: cuando un grupo de resistencias se conecta en serie, la resistencia totalo equivalente es igual a la suma de los valores de cada una de las resistencias; esta se

representa mediante la siguiente ecuacin RT= R1 + R2 + R3 +.Resistencia paralelo: cuando dos o mas resistencias se conectan en paralelo entre dos

terminales A y B, la resistencia total o equivalente es siempre menor que la resistencia de

valor mas bajo; esta se representa mediante la ecuacin

Casos2 resistencias diferentes

3 o mas resistencias

Resistencias iguales

PROCEDIMIENTO:Arme los circuitos en el tablero de conexiones y realizar las mediciones

correspondientes de resistencias

CONEXIN SERIEMedir:

R1=______________

R2=______________

R3=______________

R4=______________

R5=______________

RA-B = RT = _____________


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CONEXIN PARALELOR1R2 R1=R2

R1=_______________ R1=______________

R2=_______________ R2=______________

RA-B=______________ RA-B=______________

Colocar un puente en terminales A-B y comprobar que la RA-B=0

R1R2 R3

R1= ___________________

R2= ___________________

R3= ___________________

RA-B= __________________

REPORTE:

Comprobar en cada una de las conexiones de manera terica las frmulas

*SERIE

RT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = ______________________ = ___________

*PARALELO

=_______________=______________

=______________=_________________

=___________________=______________


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PRACTICA #2: LEY DE OHM

OBJETIVO:Aprender y aplicar la ley de ohm y sus diversas formas adems de familiarizarse

con los voltmetros y ampermetros de cd.

LEY DE OHM

La ley de ohm dice que la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor

elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente

proporcional a la resistencia del mismo. La ecuacin que define a sta ley es: R=

PROCEDIMIENTO:Arme el circuito en el tablero y haga las mediciones que se piden.

V I

R1

R2

R3

R4

RT


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REPORTE:

Realiza la comprobacin de cada una de las resistencias aplicando la ley de ohm (R = V/I)

=____________=_____________


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PRACTICA #3: POTENCIA ELECTRICA

OBJETIVO: Determinar la potencia disipada en los diferentes circuitos de CD.

POTENCIA

La potencia es la velocidad con que se hace un trabajo, y en electricidad, es la combinacin

de voltaje (presin) y corriente (movimiento de electrones)

La ecuacin para calcular la potencia es: P= V x I

PROCEDIMIENTO: arme el circuito en el tablero y haga las mediciones que se piden.

V I P

R1

R2

R3

R4

RT

REPORTE:

Tericamente determina la potencia obtenida en cada una de las resistencias (PC ); as

como la potencia entregada por la fuente de voltaj e (PE) y compararlas

PE= VT. IT =___________________=_______________________________

PC= PR1+PR2+PR3+PR4 =___________________________=____________


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PRCTICA #4: LEYES DE KIRCHHOFF

OBJETIVO: Familiarizarnos con las mediciones de voltaje, corriente y resistencia as comocomprobar prcticamente las leyes de Kirchhoff

LEYES DE KIRCHHOFF

1 Ley de corrientes (LIK): establece que la suma algebraica de las corrientes en cualquiernodo de un circuito elctrico es igual a cero (I =0)

2 Ley de voltajes (LVK): establece que la suma algebraica de voltajes en una trayectoria

cerrada (lazo) en un circuito es igual a cero (V =0)

Procedimiento:1) Arme en el tablero de conexiones el siguiente circuito

2) Medir el valor de las resistencias (), el valor de los voltajes en cada resistencia, elvalor de las corrientes en cada resistencia y la corriente de la fuente. Anote los

valores en la tabla

Rama V I P

R1

R2R3

R4

R5

FUENTE

3) Comprobar la PE= PC PE= VFUENTE IFUENTE, PC= PR! + PR2+ PR3+ PR4+ PR5REPORTE:

Identificar los nodos del circuito y determine la ecuacin de la Ley de corrientes deKirchhoff ( I =0), sustituir los valores medidos y comprobar que las corrientes que

entran a un nodo son igual a las que salen

Determine los lazos del circuito y elabore la ecuacin de la Ley de voltajes deKirchhoff ( V =0), sustituir los valores medidos y comprobar que la suma de

elevacin de voltajes es igual a las cadas de voltaje


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PRCTICA #5: MTODO DE ANLISIS DE MALLAS

OBJETIVO.-Es comprobar prcticamente el anlisis de mallas como un mtodo de solucin decircuitos y su relacin con la Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK).

Este mtodo es uno de los que ms se utilizan para la solucin de un circuito y se basa en la ley delos voltajes de kirchhoff (LVK).Malla es una trayectoria cerrada simple.

Mtodo:

1.- Identificar el nmero de mallas y enumerarlas

2.- Asignar el sentido de las corrientes a favor o en contra de las manecillas del reloj.

3.- Determinar las ecuaciones de las mallas por la ley de Ohm I R = V (aplicando la ley de voltajesde Kirchhoff)

3.- Solucionar dichas ecuaciones (simultneas, determinantes o matrices).

PROCEDIMIENTO:

1.-Medir las resistencias y anotar los valores en la tabla.

2.- Armar en el tablero de nodos el circuito de la siguiente figura.

3.-Mida las corrientes de malla conectando el ampermetro como se indica en la figura, si cambia la

polaridad marque las corrientes como negativas.

I1= _______________ I2= ________________ I3= _________________

5.- Mida la corriente en cada rama indicando en la figura del circuito la direccin de dicha corriente y

anote los valores en la tabla.

6.- En funcin de las corrientes de malla, elabore para cada rama su ecuacin de corrientes y

antelas en la tabla.


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7.- Sustituya en las ecuaciones anteriores los valores de las corrientes de malla medidas en el paso

4 y anote los resultados en la tabla.

8.-Compare los resultados de las corrientes de rama medidas en el paso 5 con los calculados en el

paso 7.

Rama V

AEcuacin de la

corriente de rama conrespecto a la de

malla

Potencia

Medida CalculadaR1

R2

R3

R4R5

Fuente(25 V)

9.- Mida el voltaje en cada rama y anote los valores en la tabla.

10.- Compare la potencia consumida por las resistencias (Pc) con la potencia entregada por lafuente (PE) y anote las observaciones.

Pc= _________________ PE= ________________________

REPORTE:

- Elabore las ecuaciones de malla para el circuito y solucinelas encontrando los valores de I1,I2e I3de malla. Comprelas con los valores de las corrientes de malla medidas en el paso 4.

Anote las observaciones.


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PRACTICA #6:MTODO DE ANLISIS DE NODOS

OBJETIVO.- Es comprobar prcticamente el anlisis de nodos como un mtodo de solucin decircuitos y la relacin que existe con la Ley de corrientes de Kirchhoff (LIK).

Este mtodo se utiliza mas prcticamente que el mtodo de corriente de malla, debido a que es msfcil medir voltajes que corrientes, y se basa en la ley de corrientes de Kirchhoff (LIK) para la

solucin de un circuito por el mtodo de voltajes de nodo los pasos a seguir son los siguientes:

1.- Identificar el nmero de nodos

2.- Asignar un nodo de referencia (V =0) colocando el smbolo de tierra ()

3.- Determinar las ecuaciones de nodo (e/R = I) y resolverlas

Procedimiento:

1.- En el tablero de nodos arme el siguiente circuito

2.- Tomar como nodo de referencia el nodo d (ed=0)y mida los voltajes de los nodos restantes

(ea, eb, ec)

ea = _________________ eb = _________________ ec = _________________

3.- Medir las resistencias y anotar los voltajes en la tabla.

6.- Mida los voltajes en cada rama, antelos en la tabla y compare los valores con los calculados en

el paso 2.

7.- Mida las corrientes en cada rama y anote los valores en la tabla.


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RamaEc. De V. de Rama

V A P

Medido Calculado

R1

R2

R3

R4

R5

Fuente ----------

8.- Calcule la potencia de cada resistencia, la de la fuente y compruebe que la potencia entregada

por la fuente (PE) es igual a la potencia consumida por las resistencias (Pc).

PE=____________________ Pc =____________________

REPORTE:

Elabore las ecuaciones de voltajes de nodo para el circuito, solucinelas encontrando losvalores de ea, eb, ec. Compare los valores con los medidos en el paso 2.


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PRACTICA #7: TEOREMA DE THEVENIN

OBJETIVO.-Es reducir entre un par de terminales, un circuito que este compuesto por varioselementos lineales y energizado con una o mas fuentes de voltaje, corriente o combinadas; por un

circuito mas simple, constando este nicamente de una fuente de voltaje en serie con un elemento

lineal pasivo ( resistencia ).

En su teora este teorema nos dice: En cualquier circuito que este compuesto por elementos lineales

y activo (energizado con una o mas fuentes de voltaje, corriente o ambas) le podemos obtener su

equivalente Thevenin entre un par de terminales, siempre y cuando pongamos una fuente de voltaje

en serie con un elemento lineal pasivo ( resistencia ).

CIRCUITO ORIGINAL CIRCUITO EQUIVALENTE THEVENIN

La fuente de voltaje del circuito Thevenin (VTH) es el voltaje que tiene el circuito original entre las

terminales A y B (VAB) y el elemento lineal pasivo. (RTH) es la resistencia equivalente entre lasterminales A y B del circuito original (RAB) eliminando las fuentes.

Nota: Una fuente de voltaje se elimina cortocircuitndose y una fuente de corriente abrindose.

Para el desarrollo de esta practica los pasos a seguir son los siguientes:

1.-Mida la resistencia que va a utilizar:

R1 = _________________ R4 = _________________

R2 = _________________ R5 = _________________R3 = _________________ R6 = _________________


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2.- Arme en el tablero de nodos el circuito de la siguiente figura:

3.- Coloque entre las terminales A y B del circuito original una carga ( RL= ________________ ) y

mida la corriente Ix y el voltaje Vx.

Esto es con el fin, de revisar el efecto que el circuito original produce sobre una carga conectada

entre las terminales A y B.

Vx = _______________________ Ix = _______________________

4.- Desconecte la carga. Debido a que el circuito equivalente Thevenin esta compuesto de una

fuente de voltaje igual al voltaje entre terminales A y B del circuito original (VTH) mida este voltaje.

VAB = VTH = __________________

5.- Elimine la fuente de 35 Volts, sustituyndola por un corto circuito ( R = 0 ).

Debido a que el circuito Thevenin tambin esta compuesto de una resistencia igual a la resistencia

equivalente entre las terminales A y B del circuito original. Mida esta resistencia.

RAB = RTH = __________________

6.-Con estos valores (VTH y RTH). En el tablero de nodos arme el circuito equivalente Thevenin. Ajustando la

fuente de voltaje al valor del VTH obtenido en el paso 4 y un potencimetro igual al de RTH obtenido en el

paso 5.

RTH

VTH CARGA

CIRCUITO EQUIVALENTE THEVENIN


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7.- Conecte al circuito Thevenin entre las terminales a y b la misma carga ( RL ) utilizada en el paso

3 y mida Iy y Vy. Estos son los efectos de voltaje y corriente entregados por el circuito Thevenin

sobre la carga.

Vy = _______________________ Iy = _______________________

8.- Compare las lecturas obtenidas en el paso 3 con las del paso 7.

Ix = Iy , Vx = Vy

_______ = _______ , ________ = _______

REPORTE:

Realiza cada uno de los siguientes pasos en forma analtica

I Elimine la fuente de 30 Volts, sustituyndola por un corto circuito y calcule la resistencia

equivalente del circuito entre las terminales A y B.

Req AB = RTH =___________________

II Calcule por cualquier mtodo de solucin (mallas o nodos) el voltaje entre las terminales A y

B.

V AB = VTH = ___________________

III Colocar en terminales AB la resistencia de carga (RL) en el circuito original y determinar los

valores de Vx e Ix (aplicando cualquier mtodo de solucin)

Vx = _______________________ Ix = _______________________

IV.- Con los valores obtenidos en el paso I y II tenemos el circuito equivalente Thevenin

RTH = ________________

VTH = _______________

CIRCUITO THEVENIN

IV.- Coloque entre las terminales a y b del circuito Thevenin, la resistencia ( RL) y calcule la

corriente y el voltaje en esta resistencia.

Vy = _______________________ Iy = _______________________


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PRCTICA #8: CONEXIONES SERIE DE CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

OBJETIVO:Conocer las caractersticas elctricas principales de un circuito serie en cuanto a voltajey corriente, as como determinar su impedancia compleja expresndola en sus formas polar y

rectangular en circuitos resistivos, inductivos y capacitivos.

CIRCUITO RESISTIVO

Recordamos que una resistencia es un elemento que se opone al paso de la corriente y al aplicarle

alterna no produce ningn desfasamiento entre el voltaje y la corriente, por lo que su impedancia

tiene un ngulo de cero grados.

Para el desarrollo de nuestra prctica los pasos a seguir son los siguientes:

1. En el tablero de nodos, arme el siguiente circuito utilizado como cargas resistencias olmparas (focos). Energcelo con 127 volt ( V. C. A. ) obteniendo las lneas.

CIRCUITO REAL CIRCUITO ELECTRICO

LAB - VOLT

2. Mida con el volmetro o ampermetro de alterna segn corresponda lo siguiente:VT = _________________ VT = _________________

V1 = _________________ V1 = _________________

V2 = _________________ V2 = _________________

IT = _________________ IT = _________________

3. Calcular las impedancias del circuito serie armado en el paso 1 y con los datos medidos en elpaso 2, aplicndolo a la ley de ohm.


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CIRCUITO REAL

POLAR RECTANGULAR

ZR1 =

= _____________________ = _____________

ZR2 =

= _____________________ = _____________

ZRT =

= _____________________ = _____________

ZT = ZR1 + ZR2 = __________________ = _____________

CIRCUITO ELCTRICO

ZR1 =

= _____________________ = _____________

ZR2 =

= _____________________ = _____________

ZRT =

= _____________________ = _____________

ZT = ZR1 + ZR2 = __________________ = _____________

Aplicando la Ley de los Voltajes de Kirchhoff ( L. V. K. ) comprueba que:

VT = V1 + V2( Suma vectorial) = ______________________________ = ___________

4. Para trazar el diagrama vectorial de voltajes, como se trata de un circuito serie tomemos como

referencia la corriente total ya que esta es la misma en todo circuito.

Diagrama Vectorial de Voltajes


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CIRCUITO INDUCTIVO

Recordemos que una inductancia o bobina es un elemento que se opone a las variaciones de

corriente y al aplicarle alterna hace que el voltaje se adelante a la corriente 90 grados, por lo que su

impedancia, tomndola como elemento puro, tendr este mismo ngulo.

Polar Rectangular

ZL = w L


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3. Efectu las siguientes mediciones.LABVOLT

VT = _________________ VT = _________________

VF = _________________ VF = _________________

VM = _________________ VM = _________________

IT = _________________ IT = _________________

4. Calcular la impedancia de las cargas utilizadas en el circuito serie armado en el paso 1 con los

datos medidos en el paso 3, as como la impedancia total.

Aplicando la ley de Ohm tenemos:

ZF = VF


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Voltaje del foco ( en fase con IT) + voltaje del motor (adelantado de la IT) = voltaje total (adelantado

de IT).

Con este diagrama vectorial utilizando la ley de los Cosenos calculemos el angulo y por la ley de los

Senos el ngulo.

Ley de los Cosenos

VT =VF + VM - 2VF VM Cos

=Cos-1 VT - VF - VM = ___________

-2 VF VM

Por lo tanto = 180

= 180 - ________ = __________

Ley de los Senos

Sen= Sen

VM VT

= Sen-1VM Sen = __________

VT

CIRCUITO CAPACITIVO

Recordemos que un circuito capacitor es un elemento que se opone a las variaciones de voltaje y al

aplicarle alterna hace que la corriente se adelante al voltaje 90 grados.

Fsicamente un capacitor son dos placas metlicas paralelas separadas por un material dielctrico

por lo que su impedancia en terminales ser infinita siempre y cuando la frecuencia de la seal que

se le aplique sea cero (corriente directa), como en este laboratorio trabajaremos con una frecuencia


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de 60Hz (corriente alterna), la impedancia de el capacitor tendr un valor que debe tomarse en

cuenta, y que depender del valor de el capacitor.

En las practicas de los sistemas de potencia elctrica un capacitor real se aproxima mucho a un

puro, debido a que su resistencia interna es casi despreciable, por que durante su carga y descarga

la corriente circula por el camino externo al capacitor y no atraves de el. Por esa razn suimpedancia real es:

Polar Rectangular

Zc =1


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VC = _________________ VC = _________________

IT = _________________ IT = _________________

Para calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito serie armado en el paso 1 con

los datos medidos en el paso 2.

Aplicando la ley de ohm tenemos:

ZF = VF < 0 ZM = VM


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ZT = ______________ ZT = ______________ + J _______

3. Comprobar que la impedancia total es igual a la suma de la del foco y la del capacitorZT = ZF + ZC

4. Calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito paralelo armado en el paso3con los datos medidos en el paso 4.

Aplicando la ley de ohm tenemos:

ZF = VF0 ZC1 = VC190 ZC2 = VT90 ZC2 = VT90

IAIA IB IT

ZF = _______V0 ZC1 = _______V-90 ZC2 = _______V-90ZT = _______V

A AAA

ZF = _______0 ZC1 = _______-90 ZT = _______0ZT = _______0

5. Registre sus observaciones


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PRCTICA #9: CONEXIONES PARALELO DE CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

OBJETIVO:Conocer las caractersticas elctricas principales de un circuito paralelo en cuanto avoltaje y corriente, as como determinar su impedancia compleja expresndola en sus formas polar y

rectangular en circuitos resistivos, inductivos y capacitivos.

CIRCUITO RESISTIVO

1.- Arme en el tablero de nodos el siguiente circuito utilizando como cargas resistencias o lmparas y

energizelo con 127 volts ( V. C. A. )


2.-Efectue las siguientes mediciones: LAB - VOLT

VT = _________________ VT = _________________

I1 = _________________ I1 = _________________

I2 = _________________ I2 = _________________

IT = _________________ IT = _________________

3.- Calcular las impedancias del circuito paralelo armado en el paso 1 y con los datos medidos en el

paso 2. Aplicando la ley de Ohm:

ZR1 = VT


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Diagrama vectorial de corrientes

Como se conocen todos los ngulos de las impedancias procedamos a expresar estas en sus

formas polar y rectangular:

LAB - VOLT

Polar Rectangular Polar Rectangular

ZR1 = _________< 0 =_______ + J OZR1 = _________< 0 =_______ + J O

ZR2 = _________< 0= _______ + J OZR2 = _________< 0= _______ + J O

ZT =__________< 0 =________ + J OZT = __________< 0 =________ + J O

ZT = RT = ZR1 ZR2 = ____________

ZR1 + ZR2

CIRCUITO INDUCTIVO

1. Arme en el tablero de nodos el siguiente circuito (circuito paralelo) utilizando las mismascargas que en el circuito anterior.


2. Efectu las siguientes mediciones: LAB - VOLTIT = _________________ IT = _________________

I1 = _________________ I1 = _________________


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I2 = _________________ I2 = _________________

VT = _________________ VT = _________________

3. Para calcular la impedancia de las cargas utilizadas en el circuito paralelo del paso 1 con losdatos medidos en el paso 2, as como la impedancia total.

Aplicando la ley de Ohm tenemos:

ZF = VF < 0 ZM = VM


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Ley de los Cosenos

IT =1F + IM - 2IFIMCos

=Cos-1IT - IF - IM = ___________

- 2IFIM

Por lo tanto= 180= _____

Ley de los Senos

Sen= Sen

IMIT

=Sen-1 IM Sen=________

IT

Valores de las impedancias en sus dos formas

Para comprobar que la impedancia total obtenida del diagrama vectorial es igual a la obtenida por la

formula de paralelo.

ZT = ZF ZM

ZF + ZM

CIRCUITO CAPACITIVO

1. Arme en el tablero de nodos el siguiente circuito agregndole nicamente al anterior uncondensador en paralelo.


2. Efectu las siguientes mediciones.

IT = _________________ IT = _________________


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IA = _________________ IA = _________________

IB = _________________ IB = _________________

VT = _________________ VT = _________________

3.- Para calcular el ngulo de la impedancia total, como ya se conoce el ngulo calculado en el

paso 2 (ngulo de desfasamiento de la rama A), trazaremos el diagrama fasorial de corrientesutilizando la ley de las corrientes de kirchhoff (L. I. K.) tomando como referencia el voltaje total, por

tratarse de un circuito paralelo.

IT = IA + IB Nota IA = IT del circuito anterior

Diagrama vectorial de corrientes

Corriente de la rama A (adelante de VT) + corriente de la rama B (adelante 90 grados de VT) =

Corriente total (adelantada de VT)

Para encontrar el ngulo es necesario primero conocer el ngulo y este lo obtenemos utilizando la

ley de los Cosenos.

IB = IT + IA - 2 IT IA Cos

Cos = IT + IA - IB

2 IT IA

Cos = _____________

= Cos _____________

= _____________

Por lo tanto


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= + = _________ + _________

= ___________

Es el ngulo de desfasamiento entre el voltaje total (VT) y la corriente total (IT)

Valores de las impedancias en sus dos formas:

Polar Rectangular

ZF = _____________ ZF = ___________ + JO

ZC1 = ____________ ZC1 = O - J _________

ZC2 = ____________ ZC2 =O - J _________

ZT = _____________ ZT =_________ - J _____

ZT = _____________

4.- Comprobar que la impedancia total (ZT) es igual a la obtenida por la formula de paralelo:

ZT = ZA ZC2= _______________

ZA + ZC2

ZT = _______________

5. Anote sus observaciones.

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