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DESCRIPTION
Realizando la práctica en el laboratorio realizamos el montaje con las bobinas de 200 y 600 vueltas, generando una inducción de corriente moviendo rápida y repetidamente un imán por la parte interior de estas, teniendo como resultado la generación de una pequeña corriente eléctrica, medida con el amperímetro. Fig. 19. Esquema del montaje realizado. Fig. 20. Inducción de corriente con imán de barra. Fig. 21. Inducción de corriente con imán de herradura.BOVINAS MEDICION CORRIENTE MAXIMA CON GALVANOMETRO MEDICION CORRIENTEMAXIMA CON MULTIMETRODIGITAL.NUMERO DE ESPIRAS = 300W 17.5NUMERO DE ESPIRAS =600W 25.3No. Vueltas Imán Utilizado Corriente Generada600 Barra 1,5µA600 Herradura 3,1µA200 Barra 0.7µATabla 1. Medidas Tomadas.ConclusionesLa experiencia realizada al respecto es una muestra mínima de la funcionalidad que en la actualidad nos presentan los generadores eléctricos, pudimos evidenciar la producción de corriente eléctrica aunque en un margen mínimo y esto gracias al multímetro.2.3. Mediciones.Materiales utilizados.Protoboard.Fuente de voltaje DC.Resistencias.Multímetro.Conectores.Resistencia Eléctrica.Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. Fig. 22. A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal conductor eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor. Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.Todos los materiales y elementos conocidos ofrecen mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica, incluyendo los mejores conductores. Los metales que menos resistencia ofrecen son el oro y la plata, pero por lo costoso que resultaría fabricar cables con esos metales, se adoptó utilizar el cobre, que es buen conductor y mucho más barato.Con alambre de cobre se fabrican la mayoría de los cables conductores que se emplean en circuitos de baja y media tensión. También se utiliza el aluminio en menor escala para fabricar los cables que vemos colocados en las torres de alta tensión para transportar la energía eléctrica a grandes distancias.Fuente de Voltaje.La carga no fluye a menos que exista una diferencia de potencial. Para que haya una corriente constante se necesita una bomba eléctrica adecuada que mantenga la diferencia de potencial. Todo dispositivo que crea una diferencia de potencial se conoce como una fuente de voltaje. Las celdas o pilas secas, las pilas húmedas y los generadores son capaces de mantener un flujo constante. (Una batería no es otra cosa que dos o más celdas o pilas interconectadas).Las pilas secas, las pilas húmedas y los generadores suministran energía que permite que las cargas se desplacen. En las pilas secas y en las húmedas la energía que se desprende de una reacción química que se lleva a cabo dentro de la pila se transforma en energía eléctrica. Los generadores por su parte convierten energía mecánica en energía eléctrica. La energía potencialTRANSCRIPT
Informe de Laboratorio No. 2
Física-Electrónica
Ley de Ohm - Ley de Kirchoff - Osciloscopio y Generador de señales
Carlos Alberto Cruz Código 79973058 Teléfono 3112079146 [email protected]
Yuly Mileide Blanco Código 52919497 Teléfono 3133456587 [email protected]
Rossana Rodríguez Reyes Código 46383168 Teléfono 317433 [email protected]
Paola Amado Angulo Código 1103712413 Teléfono 3102050904 [email protected]
Abstract
In this report the conceptual part is framed and the results and analysis of these are shown in the second physical electronics laboratory, where the first four practices law kirchoff, oscilloscope and signal generator, charging and discharging were performed capacitor, diode characteristic curve, rectifier
Resumen
En el presente informe se enmarcará la parte conceptual y se mostrarán los resultados obtenidos y el análisis de estos, durante el segundo laboratorio de física electrónica, en donde se realizaron las cuatros primeras prácticas ley de kirchoff, Osciloscopio y Generador de señales, Carga y descarga del condensador, Curva característica del diodo, rectificador.
1. Introducción
En física, En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que está formado por un par de conductores, generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico(siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica y Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica. Un condensador o capacitor es un dispositivo que está formado por un par de conductores y tiene la capacidad de almacenar energía en forma decampo eléctrico tiene una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad. Los condensadores están formados por dos superficies metálicas conductoras llamadas armaduras, las cuáles se hallan separadas por un medio aislante denominado dieléctrico. Este dieléctrico puede ser aire, cerámica, papel o mica.
2. Desarrollo de Prácticas
2.1 Ley de Kirchoff
Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería electrónica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.
Estas leyes nos permiten resolver los circuitos utilizando el conjunto de ecuaciones al que ellos responden.
La primera Ley de Kirchoff.
En un circuito eléctrico, es común que se generen nodos de corriente. Un nodo es el punto del circuito donde se unen mas de un terminal de un componente eléctrico. Si lo desea pronuncie “nodo” y piense en “nudo” porque esa es precisamente la realidad: dos o mas componentes se unen anudados entre sí (en realidad soldados entre sí). En la figura 1 se puede observar el mas básico de los circuitos de CC (corriente continua) que contiene dos nodos.
Segunda Ley de Kirchoff
Cuando un circuito posee mas de una batería y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen la corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de kirchoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.
En un circuito cerrado, la suma de las tensiones de batería que se encuentran al recorrerlo siempre serán iguales a la suma de las caídas de tensión existente sobre los resistores.
Realice el siguiente montaje
De acuerdo al montaje de la guía completar la siguiente tabla:
Conclusiones
3. Osciloscopio y Generador de señales
Un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que solo puedan tomar valores discretos. Estas señales discretas se encuentran en todos los sistemas digitales, como las computadoras y calculadoras, equipos de audio y video y numerosos dispositivos electrónicos. Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tienen dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina 1 bit. La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacerse que representen no solamente números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto.
Figura 1 Señal digital en un osciloscopio
Compuertas Lógicas: Las compuertas lógicas son circuitos integrados, construidos con diodos, transistores y resistencias, que conectados de cierta manera hacen que la salida del circuito sea el resultado de una operación lógica básica (como la AND, OR, NOT, etc.) sobre la entrada.
Flip - Flops. El elemento más importante de una memoria semiconductora es el flip-flop, el cual se puede construir por medio de compuertas lógicas. Aunque una compuerta lógica por sí sola no tiene la capacidad de almacenamiento, pueden conectarse varias de ellas en un arreglo especial, de manera que permitan almacenar información.
MATERIALES
1 Protoboard 1 Osciloscopio1 Generador de Señales
DESARROLLO DEL EXPERIMENTO:
1. Conecte el osciloscopio en el generador y en la resistencia Ra y observe la señal. ¿Qué ocurre?
Conclusiones
Se conoció el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.
Se comprendió de manera práctica los fundamentos de la electricidad y como crear un circuito apropiadamente en el protoboard ya sea en paralelo o en serie.
Se identificaron las terminales del potenciómetro y saber medir los valores de resistencia entre ellos.
Se identificaron los terminales del diodo rectificador y se entendió como ubicarlos en un circuito en forma de polarización directa o inversa.
4. Carga y descarga del condensador.
OBJETIVO: Observar el proceso de carga y descarga de un condensador y de que factores depende.
MATERIALES
1 Protoboard 2 Resistencias 1 Multímetro Fuente D.C. Cables de conexión Generador de funciones.
DESARROLLO DEL EXPERIMENTO:
1. Realice el siguiente montaje.
2. Con ayuda del voltímetro mida la tensión en el condensador cuando el interruptor se encuentra abierto.
Un condensador es un elemento pasivo que tiene la particularidad de almacenar carga eléctrica. Los condensadores están formados por dos superficies metálicas conductoras llamadas armaduras, las cuáles se hallan separadas por un medio aislante denominado dieléctrico. Este dieléctrico puede ser aire, cerámica, papel o mica.
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma deláminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas decampo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.
CONCLUSIONES
comprobar por medio de las mediciones realizadas en el protoboard que las resistencias en serie se suman para obtener la resistencia total de un circuito o de una parte del mismo.
comprobar que la tensión total entregada por la fuente se va convirtiendo en otro tipo de energía (calórica suponemos) a medida que pasa por las resistencias y va decreciendo hasta perder todo su valor al llegar al otro extremo del circuito.
5. DIODOS
Curva característica
Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ).La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para
pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.
Corriente máxima (Imax).Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.
Corriente inversa de saturación (Is ).Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.
Corriente superficial de fugas.Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.
Tensión de ruptura (Vr).Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.
Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensión, chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se produce para valores de la tensión superiores a 6 V.
Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga. Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión V entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto d sea pequeño, el campo eléctrico será grande, del orden de 3·105 V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz de arrancar
electrones de valencia incrementándose la corriente. Este efecto se produce para tensiones de 4 V o menores.
CURVA CARACTERISTICA DEL DIODO
Rectificadores de onda completa
El circuito rectificador de media onda tiene como ventaja su sencillez, pero adolece de dos defectos: 1) no permite utilizar toda la energía disponible, ya que los semiciclos negativos son desaprovechados;2) en el caso típico en el que la fuente es el secundario de un transformador tiende a producirse una magnetización del núcleo debido a que el campo magnético es unidireccional. Esta magnetización se traduce en que la saturación magnética se alcanza con valores menores de corriente, produciéndose deformaciones en la onda .Estos inconvenientes se resuelven con los rectificadores de onda completa. El primer ejemplo es el rectificador tipo puente , ilustrado en la figura.
Un sencillo rectificador de media onda. Cuando vS > 0, los diodos D 1 y D 2 están polarizados en forma directa y por lo tanto conducen, en tanto que D3 y D 4 no conducen. Despreciando las caídas en los diodos por ser éstos ideales, resulta vL = vS > 0. Cuando la fase de la entrada se invierte, pasando a ser vS < 0, serán D 3 y D 4 quienes estarán en condiciones de conducir, en tanto que D 1 y D 2 se cortarán. El resultado es que la fuente se encuentra ahora aplicada a la carga en forma opuesta, de manera que vL= - vS > 0. Las formas de onda de la entrada y La salida se muestran en la figura 15
Entrada y salida del rectificador de onda completa. Puede verificarse que ahora se aprovecha la totalidad de la onda de entrada, y, además, la corriente por la fuente ya no es unidireccional como la que circula por la carga, evitando la magnetización del núcleo del transformador.
TITULO: Curva característica
OBJETIVO: Obtener la curva característica de un diodo.MATERIALES 1 Protoboard1 Diodo2 Multimetros Fuente D.C.Cables de conexión
DESARROLLO DEL EXPERIMENTO:1. Realice el siguiente montaje.
6. Rectificación
OBJETIVO: Observar el comportamiento del diodo como rectificador demedia onda y onda completa.
MATERIALES1 Protoboard1 Diodo1 TransformadorCables de conexión
DESARROLLO DEL EXPERIMENTO:
1. Realice el siguiente montaje.
La rectificación de una corriente alterna (C.A.) para convertirla en corriente directa (C.D.) —denominada. También corriente continua (C.C.)— es una de las tecnologías más antiguas empleadas en los circuitos electrónicos desde principios del siglo pasado, incluso antes que existieran los elementos semiconductores de estado sólido, como los diodos de silicio que conocemos en la actualidad.
Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente eléctrica en una dirección y lo impiden en la dirección contraria, se han empleado también durante muchos años en la detección de señales de alta frecuencia, como las de radiodifusión, para convertirlas en audibles en los
receptores de radio. En la actualidad varios tipos de diodos de construcción especial pueden realizar otras funciones diferentes a la simple rectificación o detección de la corriente cuando se instalan en los circuitos electrónicos.
Funcionamiento de un diodo rectificador común de media onda
Para comprender mejor la forma en que funciona un semiconductor diodo, es necesario recordar primero que la corriente alterna (C.A.) circula por el circuito eléctrico formando una sinusoide, en la que medio ciclo posee polaridad positiva mientras y el otro medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una corriente alterna circula por un circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia constantemente tantas veces como ciclos o hertz por segundo de frecuencia posea. En el caso de la corriente alterna que llega a nuestros hogares la frecuencia puede ser de 50 o de 60 ciclos en dependencia del sistema que haya adoptado cada país en cuestión. En Europa la frecuencia adoptada es de 50 ciclos y de 60 ciclos en la mayor parte de los países de América (Ver tabla de frecuencia de la corriente por países y los respectivos voltajes).
Conclusiones
Referencias
WikipediaCurso electrónicaMotor de búsqueda Google.Modulo Física Electrónica, FreddyReynaldoTéllez, UNAD.