AVANCE EN LA ASIGNATURA En la semana anterior se debió realizar y entregar el desarrollo de la guía CBB-GA01-1002, en la cual realizamos ejercicios de construcción con el software CROCCLIP y con la plataforma Tinkercad para lograr una nivelación entre los integrantes del curso. Ahora continuaremos avanzando en los contenidos de la materia realizando mediciones sobre los circuitos. DESARROLLO DE LA GUÍA Deben realizarse las actividades especificadas en el contenido de la guía en el software Crocodile Clips y en la plataforma Tinkercad. Cualquier apoyo requerido con el desarrollo de la guía puede consultarse con anticipación enviando las dudas al correo electrónico que aparece en el encabezado: profehugovigoya@gmail.com, en este mismo correo se tiene la opción de chat con Hangouts de google. FECHA DE ENTREGA A más tardar el día viernes 27 de marzo de 2020. FORMATO DE ENTREGA Envío a través de correo electrónico a la dirección que aparece en el encabezado de la guía: profehugovigoya@gmail.com Opción 1: Imágenes escaneadas del cuaderno. Opción 2: Fotos en buena calidad en las cuales se pueda leer el contenido del cuaderno. Opción 3: Adjuntar los diagramas elaborados el software Crocodile Clips (archivo con extensión .ckt). (Recomendado) Opción 4: Circuitos dentro de la plataforma de Tinkercad. (Recomendado) Opción 5: Video corto tipo tutorial, en el cual se observe y se explique el proceso (pasos realizados, como se conectan los componentes, etc.) y el resultado del trabajo realizado con los componentes físicos. RECURSOS Software Crocodile Clips versión 3.5 (CROCCLIP). En internet se encuentran varios sitios de donde se puede descargar. Manual CROCCLIP https://www.edu.xunta.gal/centros/iesblancoamorculleredo/aulavirtual2/pluginfile.php/7302/mod_resource/content/0/Manual_de_CROCODILE_CLIPS.pdf Plataforma Tinkercad https://www.tinkercad.com/ Código de clase: 7BZH 4CKC AZ6P El alias es el apellido seguido del curso, ejemplo vigoya1002, en caso que hayan dos estudiantes con el mismo apellido el alias será el apellido la primera letra del nombre y el curso, ejemplo vigoyah1002. CONTENIDO DE LA GUÍA Solucionar circuito en serie básico Como ya hemos visto en clase, en un circuito en serie la corriente recorre todos los elementos del circuito por un único camino. Un circuito en serie está formado por dos o más receptores conectados uno a continuación de otro por el mismo hilo conductor, por lo tanto, la misma corriente eléctrica pasa por cada uno de los receptores. A continuación, tenemos un ejemplo de un circuito en serie básico:

Los circuitos en serie presentan las siguientes características:

Todos los elementos que se conectan en serie tienen la misma intensidad, o lo que es lo mismo, la misma intensidad recorre todos los elementos conectados en serie. Fíjate que la intensidad que sale de la pila es la misma que atraviesa cada receptor. It = I1 = I2 = I3...

La tensión total de los elementos conectados en serie es la suma de cada una de las tensiones en cada elemento: Vt = V1 + V2 + V3 …

La resistencia total de todos los receptores conectados en serie en la suma de la resistencia de cada receptor. Rt = R1 + R2 + R3 ...

Si un elemento de los conectados en serie deja de funcionar, los demás también. Date cuenta que si por un elemento no circula corriente, al estar en serie con el resto, por los demás tampoco ya que por todos pasa la misma corriente o intensidad (es como si se cortara el circuito).

COLEGIO BRASILIA BOSA IED - ÁREA ACADÉMICO VERSIÓN 01

“FORMACIÓN INTEGRAL HACIA LA EXCELENCIA HUMANA Y LABORAL”

GUÍA APOYO ESCOLAR Semana 23 al 27 de marzo de 2020

CBB-GA02-1002

IDENTIFICACIÓN ÁREA INFORMÁTICA Y TECNOLOGÍA DOCENTE HUGO VIGOYA CORREO profehugovigoya@gmail.com CEL 3005243940

Veamos cómo se resuelve un circuito en serie con 3 resistencias como el del gráfico anterior. Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 5 + 15 = 30Ω

Ahora podríamos calcular la Intensidad total del circuito. Según la ley de ohm:

It = Vt/Rt = 6/30 = 0,2A Resulta que como todas las intensidades en serie son iguales It = I1 = I2 = I3 = 0,2A Todas valen 0,2 amperios.

En la siguiente gráfica observamos la medición realizada en CROCCLIP para verificar los resultados.

Ahora solo nos queda aplicar la ley de ohm en cada receptor para calcular la tensión en cada uno de ellos:

V1 = I1 x R1 = 0,2 x 10 = 2V V2 = I2 x R2 = 0,2 x 5 = 1V V3 = I3 x R3 = 0,2 x 15 = 3V

Ahora podríamos comprobar si efectivamente las suma de las tensiones es igual a la tensión total:

Vt = V1 + V2 + V3 = 2 + 1 + 3 = 6 V Como ves resulta que es cierto, la suma es igual a la tensión total de la pila 6 Voltios.

Recuerda: Para tener un circuito resuelto por completo es necesario que conozcas el valor de R, de I y de V del circuito total, y la de cada uno de los receptores. En este caso sería:

Vt, It y Rt V1, I1 y R1 V2, I2 y R2 V3, I3 y R3

Puede que nos pidan calcular las potencias en el circuito. En este caso sabiendo la fórmula la potencia que es:

P = V x I Pt = Vt x It = 6 x 0,2 = 1,2w P1 = V1 x I1 = 2 x 0,2 = 0,4w P2 = V2 x I2 =1 x 0,2 = 0,2w P3 = V3 x I3 = 3 x 0,2 = 0,6w

Fíjate que en el caso de las potencias la suma de las potencias de cada receptor siempre es igual a la potencia total (en serie y en paralelo) Pt = P1 + P2 + P3. Si nos piden la energía consumida en un tiempo determinado solo tendremos que aplicar la fórmula de la energía:

E = P x t. Por ejemplo, vamos hacerlo para 2 horas. Et = Pt x t = 1,2 x 2 = 2,4 wh (vatios por hora). Si nos piden en Kwh (kilovatios por hora) antes de aplicar la fórmula tendremos que pasar los vatios de potencia a kilovatios dividiendo entre mil. Pt = 0,0012 x 2 = 0,0024Kwh

También podríamos calcular las energía de cada receptor: E1 = P1 x t ; E2 = P2 x t ... Solucionar circuito en paralelo En un circuito eléctrico en paralelo la corriente que circula por sus hilos conductores se ramifica en algunos puntos, siguiendo cada parte de ella un camino diferente. La corriente eléctrica que pasa por un receptor no pasa por los restantes. Resolver circuitos paralelos es un proceso sencillo una vez que conoces las fórmulas y principios básicos. Cuando conectas dos o más resistores uno al lado del otro, la corriente puede "elegir" qué camino seguir (esto como cuando los autos tienden a cambiarse de carril y conducen uno junto al otro cuando la carretera se divide en dos carriles paralelos). Después de leer

estos pasos, podrás averiguar la tensión o voltaje, la corriente y la resistencia entre dos o más resistores conectados en paralelo.

1. Identifica los circuitos paralelos. Un circuito paralelo tiene dos o más ramas y todas ellas conducen desde el punto A hasta el punto B. Un simple flujo de electrones se divide para pasar a través de varias ramas y luego se une nuevamente en un solo flujo del otro lado. En la mayoría de los problemas que impliquen trabajar con circuitos paralelos, te pedirán que identifiques la tensión total, la resistencia o la corriente a lo largo del circuito (desde el punto A hasta el punto B). Los componentes "conectados en paralelo" son aquellos que están ubicados en una rama separada.

2. Comprende cómo funcionan la corriente y la resistencia en los circuitos paralelos. Imagina una autopista con muchos carriles que tiene cabinas de peaje en cada carril, las cuales hacen que el tráfico sea más lento. Si se construyen nuevos carriles, los automóviles tendrán un nuevo camino para circular, así que siempre se acelerará el tráfico incluso aunque también agregues nuevas cabinas de peaje en cada uno de ellos. En forma similar, agregar una rama a un circuito paralelo le da a la corriente un camino alternativo para tomar. No importa cuánta resistencia tenga la nueva rama, la resistencia total del circuito disminuirá y la corriente total del circuito aumentará.

3. Suma las corrientes de cada rama para averiguar la

corriente total. Si conoces la corriente de cada una de las ramas, simplemente súmalas y obtendrás la corriente total. Esta es la cantidad de corriente que fluye por el circuito una vez que todas las ramas vuelven a unirse. En términos de una fórmula sería: IT = I1 + I2 + I3 + ...

4. Calcula la resistencia total. Para hallar la resistencia

total (RT) que hay a lo largo del circuito, resuelve la ecuación 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... en donde cada R del lado derecho representa la resistencia de una de las ramas del circuito.[1]

Por ejemplo, si el circuito tiene dos resistores en paralelo, cada uno con 4Ω de resistencia, entonces 1/RT = 1/4Ω + 1/4Ω → 1/RT = 1/2Ω → RT = 2Ω. En otras palabras, dos ramas de igual resistencia son exactamente dos veces más fáciles de atravesar que una sola rama.

Si una de las ramas no tiene resistencia (0Ω), toda la corriente atraviesa la rama. La resistencia total es 0.

5. Recuerda qué es lo que describe el voltaje o tensión. La tensión es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Como es el resultado de comparar dos puntos, y no de examinar la ruta de movimiento, la tensión seguirá siendo la misma independientemente de qué rama se observe: VT = V1 = V2 = V3 = ...

6. Halla los valores faltantes con la ley de Ohm. La Ley

de Ohm describe la relación entre la tensión o voltaje (V), corriente o intensidad (I) y resistencia (R): V = IR. Si conoces dos de esos valores, utiliza la fórmula para hallar el tercero. Asegúrate de que todos los valores se refieran a la misma sección del circuito. Puedes usar la Ley de Ohm para examinar todo el circuito completo (V = ITRT) o solo una rama (V = I1R1).

Circuito de ejemplo 1. Crea una tabla para hacer un seguimiento de tu trabajo. Si tienes un circuito paralelo con varios valores desconocidos,

una tabla te ayudará a organizar tu información. Aquí tienes una tabla de ejemplo para crear un circuito con tres ramas paralelas. Ten en cuenta que las ramas a menudo se indican con una R seguida de un número de subíndice.

R1 R2 R3 Total Unidades

V voltios

I amperios

R ohmios

2. Completa toda la información dada por el problema. Para este ejemplo, se usará un circuito alimentado con una batería

de 5 voltios. El circuito tiene tres ramas paralelas con resistencias de 20Ω, 15Ω y 15Ω. Agrega esta información a la tabla: R1 R2 R3 Total Unidades

V 5 voltios

I amperios

R 20 40 25 ohmios

3. Copia el valor de tensión en cada una de las ramas. Recuerda que la tensión de todo el circuito equivale a la tensión que

pasa por cada una de las ramas del circuito paralelo. R1 R2 R3 Total Unidades

V 5 5 5 5 voltios

I amperios

R 20 40 25 ohmios

4. Utiliza la Ley de Ohm para hallar la corriente de cada rama. Cada columna del gráfico muestra la tensión o voltaje, la

corriente y la resistencia. Esto significa que siempre que tengas los otros dos valores en la misma columna podrás calcular el valor restante. Por si necesitas un recordatorio, la Ley de Ohm establece que V = IR. El valor faltante en este ejemplo es la corriente, así que puedes reordenar la fórmula de la siguiente manera: I = V/R.

R1 R2 R3 Total Unidades

V 5 5 5 5 voltios

I 5/20 = 0,25 5/40 = 0,125 5/25 = 0,2 amperios

R 20 40 25 ohmios

5. Resuelve la suma para obtener la corriente total. La corriente total es fácil de hallar, porque equivale a la suma de las

corrientes de cada rama. R1 R2 R3 Total Unidades

V 5 5 5 5 voltios

I 0,25 0,125 0,2 0,25 + 0,125 + 0,2 = 0,575 amperios

R 20 40 25 ohmios

6. Resuelve las operaciones para obtener la resistencia total. Puedes hallarla de dos formas diferentes. La primera es usar

la fila de la resistencia y calcularla usando la fórmula 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 Sin embargo, suele ser más fácil resolverla usando la Ley de Ohm y los valores totales de V e I. Para calcular la resistencia, debes reordenar los términos de la Ley de Ohm de la siguiente manera: R = V/I

R1 R2 R3 Total Unidades

V 5 5 5 5 voltios

I 0,25 0,125 0,2 0,575 amperios

R 20 40 25 5 / 0,575 = ~8,7 ohmios

Realizando las mediciones en CROCCLIP para confirmar los resultados:

Solucionar circuito mixto Los circuitos mixtos son aquellos que tienen componentes tanto en serie como en paralelo. Siempre que debas resolver circuitos mixtos, resuelve primero los paralelos. Después te quedarán los circuitos en serie, que son mucho más fáciles de resolver.

Ejemplo de medición en Tinkercad A continuación, se presentan las imágenes de ejemplo de medición de corriente y tensión en Tinkercad para el circuito en serie con el que se realizó la explicación.

Actividad 1: Solucionar los siguientes circuitos en serie y paralelo, obteniendo los valores totales y en cada componente para la tensión, resistencia, corriente, potencia y energía, de la misma manera que se explicó en el contenido de la guía. Tenga en cuenta lo visto en la conversión de magnitudes eléctricas para realizar los cálculos, es decir, si la resistencia esta en Kilo Ohmnios y la tensión en Voltios, debe realzar la conversión de Voltios a Kilo Voltios ó de Kilo Ohmnios a Ohmnios, para manejar ambas magnitudes en el mismo escalón de la escalera.

Actividad 2: Tomar las mediciones de tensión y corriente en CROCCLIP y en Tinkercad para ambos circuitos, en donde se corroboren los resultados obtenidos en la actividad anterior. En caso de no contar con los recursos tecnológicos para acceder al software CROCCLIP y la plataforma Tinkercad, se deben dibujar en el cuaderno los circuitos de ambas actividades con todo el debido detalle (todos los conectores del protoboard, cables de colores, cada componente, etc) y enviar el desarrollo a través de las opciones 1 o 2, o realizar el video como se indica en la opción 5. REFERENCIAS Toda la información de esta guía fue tomada de los siguientes enlaces, recomiendo revisarlos para encontrar información adicional. http://colegiomontedeasis.cl/wp-content/uploads/2015/03/Gu%C3%ADa-5%C2%BA-circuitos-el%C3%A9ctricos.pdf https://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/CALCULO%20CIRCUITOS%20ELECTRICOS.htm http://codigoelectronica.com/blog/solucion-circuito-serie-basico https://es.wikihow.com/resolver-circuitos-paralelos https://www.youtube.com/watch?v=qApxLbNT_VE https://www.areatecnologia.com/Calculo-circuitos-mixtos.htm