UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FISICA II Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas

OBJETIVOS:

Obtener las gráficas voltaje-corriente de elementos resistivos. Aprender a usar correctamente el Multímetro y Voltímetro. Observar las características de los elementos al pasar por ellos una determinada

cantidad de corriente. Conocer el manejo del osciloscopio como instrumento de medición. Manejo del osciloscopio como graficador XY.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

FUERZA ELECTROMOTRIZ:

Para producir una corriente es necesario una diferencia de potencial, así mismo para poder cargar un condensador necesitamos una diferencia de potencial, en ambos casos estamos poniendo cargas en movimiento, O sea que se realiza trabajo, para esto se necesitan fuentes de energía, dispositivos que convierten le energía química o mecánica en energía eléctrica, estas son las pilas y baterías y los generadores. Vamos a utilizarla abreviación fem por “fuerza electromotriz” que es un término que se refiere a energía y no a fuerzas) como símbolo tomamos ε y su representación esquemática es como se muestra en la figura siguiente

Consideremos una fem, por ejemplo una pila seca. En ella hay un terminal de bajo potencial (-) y un terminal de alto potencial (+). La diferencia de potencial entre los terminales (VΔ), cuando se emplea la pila para establecer una corriente I en un circuito como el de la figura siguiente, las cargas positivas son movidas por acción de fuerzas no electrostáticas contra las fuerzas electrostáticas (las fuerzas de coulomb ejercidas por las cargas en reposo) desde el terminal de bajo potencial hacia el terminal de alto potencial.

Si analizamos los portadores de carga del circuito de la figura vemos que al pasar de un potencial menor a uno mayor adquieren una energía que es equivalente al trabajo que hace la fuente para llevarlos del terminal negativo al terminal positivo, esto es dw= ε dq Suponiendo que los conductores son ideales (resistencia cero), la energía perdida por los portadores de carga al pasar por la resistencia es igual a le energía

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adquirida en la fem Podemos notar que la unidad de fem es también el Voltio. ¿Cómo se produce el flujo de electrones?

Para entender el flujo de electrones, que es la corriente eléctrica, hay que recordar las reglas de las cargas positiva y negativa. Las cargas desiguales (+ y -) se atraen. Cargas iguales (+ y +), o (- y -) se repelen. Los electrones de un átomo tienen cargas negativas y son atraídos por las cargas positivas.

Los electrones se mueven con facilidad de un átomo a otro. Para crear una corriente eléctrica en un alambre de cobre, se necesita una carga positiva en un extremo y una carga negativa en el otro. Para crear y mantener la corriente eléctrica (movimiento de electrones), deben darse dos condiciones indispensables: 1. Que haya una fuente de electrones o dispositivo para su generación (generador), pila, batería, fotocélula, etc. 2. Que exista un camino, sin interrupción, en el exterior del generador, por el cual, circulen los electrones. A este Camino se le conoce como conductor.

CORRIENTE ALTERNA:

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal.

Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

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FORMA SINUSOIDAL

CORRIENTE ALTERNA FRENTE A CORRIENTE CONTÍNUA:

La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua, la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo que no es muy práctico; al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar la tensión hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente, tales como la histéresis o las corrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de forma cómoda y segura.

OSCILACIÓN SENOIDAL:

Una señal senoidal o sinusoidal,  , tensión,  , o corriente,  , se puede

expresar matemáticamente según sus parámetros característicos (figura 2), como una

función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:

Donde

 Es la amplitud en voltios o amperio (también llamado valor máximo o pico),

 La pulsación en radianes/segundo,

 El tiempo en segundos, y

 El ángulo de fase inicial en radianes.

Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para

ingenieros, la fórmula anterior se suele expresar como:

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Donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del período . Los

valores más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.

MATERIALES DE LABORATORIO:

Un osciloscopio:

Dos pilas 1.5 voltios:

Una fuente de voltaje:

Un transformador de voltaje alterna:

Un generador de función:

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OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

Antes de realizar el experimento se debe tener presente que todos los dispositivos funcionen adecuadamente, para ello se recomienda probarlos adecuadamente con los elementos apropiados.

Si el dispositivo mide voltaje y no pasa corriente entonces se debe invertir la polaridad.

Se debe tener especial cuidado al momento de realizar las instalaciones, ya que existe la posibilidad de un accidente de laboratorio.

La corriente que pasa por el diodo (E3) no debe pasar de los 0.9A ya que éste se quemaría.

Al realizarla segunda parte del laboratorio es indispensable que antes que se haya realizado el estudio y análisis del modo de funcionamiento del osciloscopio.

El reóstato nos sirve para controlar la corriente eléctrica (I) que pasa POR circuito, teniendo para ello la posibilidad de adaptarlo con el cursor del instrumento.

CONCLUSIONES:

Los tres elementos resistivos de carbón y el foco (E1,E2,) se comportan como materiales óhmicos ya que sus respectivas gráficas asemejan a una recta(linealidad), por consiguiente cumple la Ley de Ohm.

Existe influencia del factor temperatura en los elementos resistivos al paso de corriente eléctrica.

Se concluye que la influencia de la temperatura es vital cuando se analiza un elemento óhmico, debido a que este hará variar la resistencia interna del mismo.

Según las gráficas que se obtuvo del diodo(E3), éste no es un material óhmico ya que los datos se alejan al de una recta (material no óhmico)

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA:

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php Física Universitaria Vol. 2/Sears, Zemansky,Young.fredman undécima

edición/Corriente resistencia y fuerza electromotriz/Pág. 942-943 Halliday/Resnick - Física, tomo II, pp. 125,126. 2006

https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento medida/medidor/osciloscopio-kat_70086_1.htm

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