cedeño puentes katherine díaz martínez maría alejandra … · 2016. 7. 12. · circuitos de...
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CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN SERIE, EN PARALELO Y MIXTOS
Cedeño Puentes Katherine
Díaz Martínez María Alejandra
Saavedra Duran Ingrid Yurany
Universidad Surcolombiana
Facultad de Educación
Licenciatura en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología
Electromagnetismo BEEDCN54
Neiva, julio 11 de 2016
ii RESUMEN
La práctica desarrollada emplea los fundamentos teóricos trabajados en la asignatura de
Electromagnetismo, el contenido corresponde a Ley de Ohm, Potencia de un circuito eléctrico,
Circuitos en serie, circuitos en paralelo y circuito mixtos, reforzando así el aprendizaje de dichos
temas al ver como es su funcionamiento, para esto y por falta de laboratorio de utilizo el
simulador Crocodrile Clips, el cual fue descargado previamente en cada computador del equipo
de trabajo.
Este simulador permite de manera segura al estudiante experimentar los diferentes
circuitos propuestos en la guía y de manera exitosa sus resultados se acercan a la realidad,
permitiendo así que estos sean de manera confiable para el análisis.
iii TABLA DE CONTENIDOS
Objetivos ..................................................................................................................................... 1
Marco teórico .............................................................................................................................. 2
La ley de Ohm. ........................................................................................................................ 2
Potencia de un Circuito Eléctrico. .......................................................................................... 2
Código de colores en las resistencias eléctricas ...................................................................... 3
El Multímetro. ......................................................................................................................... 4
Circuitos de Resistencias. ....................................................................................................... 7
Procedimiento. ................................................................................................................................ 8
Resultados y Analisis ...................................................................................................................... 9
Asociación de Resistencias en Serie ....................................................................................... 9
Asociación de Resistencia en Paralelo .................................................................................. 11
Asociación de Resistencia de Circuitos Mixtos .................................................................... 13
Conclusiones ............................................................................................................................. 14
Bibliografia ................................................................................................................................... 14
iv Lista de tablas
Tabla 1 Código de colores en las resistencias eléctricas ................................................................ 4
v Lista de figuras
Figura 1. Formas y descripción de las formas. ................. ¡Error! Marcador no definido.
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OBJETIVOS
Determinar las características de la asociación de circuitos de resistencias en serie,
paralelas y mixtas, mostrando habilidad en el manejo del multímetro y
compartiendo sus resultados con sus compañeros.
Diseñar los diferentes circuitos propuestos en el simulador Crocodile Clips, el cual
nos da una gran realidad del comportamiento de estos.
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MARCO TEÓRICO
Para la elaboración de la presenta práctica de laboratorio era de suma importancia
que se tuvieran claro las siguientes definiciones:
La ley de Ohm.
La corriente eléctrica que fluye a través de muchos conductores eléctricos, es
directamente proporcional al voltaje aplicado. Al hablar de la ley de Ohm, se encuentra
que la velocidad de desplazamiento de las cargas a través del material, es proporcional al
campo eléctrico en el conductor. La relación entre el voltaje y la corriente, se le llama
resistencia, y si esta proporción es constante sobre un amplio rango de voltajes, al
material se le dice que es un material "óhmico". La ley de Ohm la podemos resumir en el
triangulo, el cual nos relaciona el voltaje, la corriente y la resistencia:
𝑽 = 𝑰 ∗ 𝑹 I= V/R R= V/I
Potencia de un Circuito Eléctrico
Potencia es la velocidad a la que se
consume la energía. Por lo tanto, Potencia se puede
definir como la energía desarrollada o consumida
en una unidad de tiempo, expresada en la fórmula:
𝑷 = 𝑬
𝒕
Si la unidad de potencia (P) es el watt (W), en honor de Santiago Watt, la energía
(E) se expresa en julios (J) y el tiempo (t) en segundos, se tiene que:
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𝟏 𝑾𝒂𝒕𝒕 = 𝟏 𝑱𝒖𝒍𝒊𝒐
𝟏 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐
Entonces, la potencia se mide en julio (joule) dividido por segundo (𝑱/𝒔𝒆𝒈) y
se representa con la letra “P”.
Además, la unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se
representa con la letra “W”.
Como un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 julio
(joule) de potencia en un segundo, se estará gastando o consumiendo 1 watt de energía
eléctrica.
Código de colores en las resistencias eléctricas
En una resistencia eléctrica hay cuatro líneas de colores. Con estas líneas se está
expresando el valor óhmico que tiene esa resistencia. La primera línea representa el dígito
de las decenas, la segunda línea representa el dígito de las unidades y la tercera línea
representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número, es decir, el factor
multiplicador. Finalmente, la última línea indica la tolerancia, de tal forma que para el
color plata es de un ±10% y para el color oro ±5%.
En la siguiente tabla, se muestran los valores de cada uno de los colores:
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Tabla 1 Código de colores en las resistencias eléctricas
Color
Primera banda
(1º dígito)
Segunda
banda (2º
dígito)
Tercera banda (3º
dígito)
Cuarta banda
(Tolerancia)
Negro 0 0 1
Marrón 1 1 10
Rojo 2 2 100
Naranja 3 3 1000
Amarillo 4 4 10000
Verde 5 5 100000
Azul 6 6 1000000
Violeta 7 7 10000000
Gris 8 8 100000000
Blanco 9 9 1000000000
Dorado 0.1 5%
Plateado 0.01 10%
Ninguno 20%
El Multímetro
El multímetro ó polímetro es un instrumento que permite medir diferentes
magnitudes eléctricas. Así, en general, todos los modelos permiten medir:
Tensiones alternas y continuas
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- Corrientes alternas y continúas
- Resistencias
Hay modelos que también permiten la medida de otras magnitudes como capacidades,
frecuencias, etc. Hoy en día la mayoría de los multímetro son electrónicos con lectura
digital, quedando muy pocos analógicos. Estos últimos constan básicamente de un
instrumento de cuadro móvil (galvanómetro) que, con ayuda de los divisores de tensión y
los shunts adecuados, puede adaptarse a diferentes funciones y escalas. La propia
corriente del circuito que se está midiendo es la que circula por el galvanómetro. En este
tipo de multímetros la lectura se hace determinando la posición de un indicador (aguja
del galvanómetro) en una escala. Los multímetros electrónicos pueden ser de lectura
analógica o digital, y se diferencian de los anteriores principalmente en que constan de
algún dispositivo amplificador, de forma que la energía que alimenta a la parte del
aparato donde se realiza la medición no procede del circuito bajo medida, sino de la
fuente de alimentación interna del multímetro. Con los multímetros se pueden realizar
medidas tanto de corriente continua (DC) como de corriente alterna (AC). Es importante
señalar que, en general, cuando los multímetros operan en corriente alterna (AC), los
valores medidos de las tensiones e intensidades corresponden a valores eficaces mientras
no exista alguna indicación contraria; asimismo, en general, dichas medidas son sólo
válidas para señales sinusoidales con un cierto límite de frecuencia especificado en el
aparato. Respecto al uso de los multímetros para la medida de tensiones o corrientes
continuas (DC), si éstos llevan indicador de aguja, la polaridad ha de respetarse
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estrictamente, mientras que, si son de lectura digital, una polaridad cambiada dará lugar a
valores negativos en la pantalla.
Procedimiento de medida
Para medidas de voltajes e intensidades, seleccionar el modo AC o DC
según si el circuito es de corriente alterna o continua.
Para medidas de resistencias, aislar la resistencia (o resistencias) a medir
del circuito.
Según el tipo de medidas a realizar conectar los cables al multímetro para
determinar qué conectores utilizar.
Conectar los otros extremos de los cables entre los bornes del elemento
que se va a medir, teniendo en cuenta que el tipo de medida a realizar:
Para medir voltajes, los voltímetros se colocan en paralelo.
Para medir intensidades, los amperímetros se colocan en serie.
Para medir resistencias, éstas deben estar aisladas del circuito.
Colocar la ruleta de selección del tipo de medida en la posición adecuada.
Si el multímetro es de escala manual probar con varias escalas para buscar la más
adecuada.
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Circuitos de Resistencias.
Se denomina resistencia eléctrica, R, a la oposición que encuentra la
corriente eléctrica para recorrerla. Su valor se mide en ohmios y se designa con la letra
griega omega mayúscula (Ω).
Circuito en serie.
La corriente que pasa por cada uno de los resistores es constante:
𝑰𝑹𝟏 = 𝑰𝑹𝟐 = 𝑰
El voltaje aplicado en el circuito es igual a la suma de
la caída de los voltajes en cada uno de los resistores:
∆𝑽 = 𝑽𝟐 + 𝑽𝟏
La resistencia equivalente del circuito es:
𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
Circuito en paralelo.
En los nodos la corriente se divide, por lo que
hace que la corriente que entra debe ser igual a la
corriente que sale:
𝑰 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐
El voltaje que cae en cada uno de los resistores
es siempre el mismo:
∆𝑽 = 𝑽𝑹𝟏 + 𝑽𝑹𝟐
La resistencia equivalente del circuito es:
𝟏
𝑹𝒆𝒒=
𝟏
𝑹𝟏+
𝟏
𝑹𝟐
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Procedimiento
A falta de laboratorio, la práctica se llevo a cabo en el simulador Crocodile Clips, el cual
permite saber cómo en realidad se comporta el circuito, este simulador permite que se
poda experimentar con un sinfín de resistencias, voltajes, bombillos, led, entre otros, sin
importar el valor de estos.
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Resultados y Análisis
El salón de clase se dividió en 8 grupos de trabajos, cada uno con una resistencia
y voltaje diferente, el grupo de trabajo el cual nos correspondió es el grupo N. 6 el cual
tiene un voltaje de 24 V y una resistencia de 420 Ω, de igual forma la práctica se
desarrollo en tres momentos, los cuales son:
Asociación de Resistencias en Serie
Figura 1. Circuito de resistencias en serie
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Figura 2. Equivalente del circuito de resistencia en serie
Resistencia
R ( )
Diferencia de
Potencial
V (V)
Intensidad corriente.
I (A)
R1 120 V1 4.30 I1 0,0358
R2 220 V2 7.88 I2 0,0358
R3 330 V3 11.8 I3 0,0358
Rab 670 Vab 24.0 Iab 0,0358
Tabla 1. V-I-R para un circuito en serie
En un circuito en serie, si una cantidad de carga Q sale de un resistor R1, deberá también
entrar en el segundo resistor R2 y al tercer resistor R3, por lo tanto, en un intervalo
determinado de tiempo, la misma cantidad de carga pasa a través de los tres resistors,
I = I1 = I2 = I3, tal como se observa en los datos de la tabla 1.
La relación que hay entre la resistencia total del circuito (Rab) y las resistencias del
circuito inicial es que los resistores han sido reemplazados por un solo resistor
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denominado resistencia equivalente. La resistencia equivalente conectadas en un circuito
en serie es la suma de todas las resistencias del circuito Req = R1+R2+R3.
Asociación de Resistencia en Paralelo
Figura 3. Circuito de resistencias en paralelo
Figura 4. Equivalente circuito de resistencias en paralelo
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TABLA 2. V-I-R para un circuito en paralelo
Resistencia
R ( )
Dif. Potencial
V (V)
Intensidad corriente.
I (A)
R1 120 V1 24,0 I1 0,2
R2 220 V2 24,0 I2 0,109
R3 330 V3 24,0 I3 0,07
Rab 63 Vab 24,0 Iab 0,66
Cuando las cargas llegan al punto, se dividen en dos; una parte pasa a través de R1, otra
parte por R2 y el resto por R3. Una unión es cualquier punto en un circuito donde una
corriente puede dividirse. Esta división resulta en menos corriente en cada resistor de la
que sale de la batería, debido a que la carga eléctrica se conserva, la corriente I que entra
al punto a debe ser igual a la corriente total que sale del mismo: I = I1+I2+I3, donde I1 es
la corriente en R1, I2 es la corriente en R2 e I3 es la corriente en R3.
Se puede observar que los tres resistores están conectados directamente a través de las
terminales de la batería. Por lo tanto, las diferencias de potencial a través de los resistores
son las mismas.
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Asociación de Resistencia de Circuitos Mixtos
Figura 5. Circuito mixto, en serie y paralelo.
Resistencia
R ( ) Dif. Potencial
V (V)
Intensidad corr.
I (A)
R1 120 V1 11,4 I1 0,095
R2 220 V2 12,6 I2 0,057
R3 330 V3 12,6 I3 0,038
Tabla 3. V-I-R para un circuito mixto.
Resistor 1: 11.4 𝑉
0.095 𝐴= 120Ω
Resistor 2: 12,6 𝑉
0,057 𝐴= 221Ω
Resistor 3: 12,6 𝑉
0,038 𝐴= 331Ω
Los valores de las resistencias no son exactos. Es importante tener en cuenta que entre
más pequeña sea la tolerancia de una resistencia es mucho mejor para un proceso
experimental.
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Conclusiones
Podemos concluir que la resistencia depende mucho en si esta en paralelo o en serie
puesto que si el circuito esta en serie la resistencia aumenta al añadir mayor número de
resistencias, lo contrario sucede en un circuito en paralelo donde mientras más
resistencias se añada menos resistencia se obtendrá.
En el circuito serie es que todos sus elementos poseen idéntica caída de tensión.
Entonces, en un circuito serie la intensidad de corriente es la misma en cualquier punto
del circuito, mientras que en un circuito paralelo la tensión es la misma en para
cualquier elemento del mismo.
La resistencia equivalente de cualquier número de resistores en serie en un circuito
eléctrico es igual a la suma de sus resistencias individuales y por tanto es mayor que
cualquiera de las resistencias individuales.
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Bibliografía
Serway, R. y Jewett J.. (2009). Física para Ciencias e Ingeniería con Física
Moderna.7a Ed., Vol. 2, Cengage Learning, México.
Electricidad: Potencia y resistencia. (s.f.). Recuperado el 10 de julio de 2016, de
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ElectricidadPotenciaResist.htm
El Multímetro (s.f.). Recuperado el 10 de julio de 2016, de
http://www.ehu.eus/rperez/TE1/docu/multimetros.pdf