práctica 2 circuitos

7/17/2019 Práctica 2 Circuitos

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Electricidad y Magnetismo UNITEC Campus Sur Agosto 2010

Universidad Tecnológica de México

Ingeniería en Telecomunicaciones yElectrónica

Materia: Electricidad y Magnetismo

Práctica 2Área: Ingeniería




Práctica No. 2Circuitos resistivos y

capacitivos

Fecha de elaboración: ____________

Fecha Revisión: _________________

Responsable: ___________________

Objetivo

Determina si los siguientes elementos siguen la Ley de Ohmso no.o Una resistencia comercial.o Un diodo rectificador.

Calcula la energía disipada en una resistencia debido al efectoJoule.

Calcula el circuito equivalente de resistencias y lo mide, asícomo las resistencias individuales.

Calcula la corriente total e individual en un circuito eléctricocon resistencias.

Calcula el voltaje en cada resistencia en un circuito eléctrico.

Mide las corrientes y los voltajes en un circuito real deresistencias.

Calcula y mide las capacitancias de un circuito de capacitores

Normas de Seguridad.

Es necesario evitar portar objetos metálicos, tales comoRelojes o pulseras.

Trabajar atrás de la línea de seguridad




Equipo de Seguridad. Bata Zapato cerrado

Investigación Previa

Consulta en la bibliografía recomendada en esta práctica o en Internet, lossiguientes conceptos y anéxalos en tu práctica.

1. Explique la ley de Ohm.2. ¿Qué es una resistencia y cuántos tipos de resistencias existen?3. ¿Cómo es la corriente en un arreglo de resistencias en serie?

4. ¿Cómo es el voltaje en un arreglo de resistencias en paralelo?5. ¿Qué diferencia existe en un arreglo de capacitores serie y paralelo?6. ¿Cómo funciona un diodo?

Materiales

2 Resistores de 1K Ω a 1/4w1 Resistor de 2.2KΩ a 1/4w1 Resistor de 470Ω a 1/4w

1 Resistor de 3.3KΩ a 1/4w 1 Resistor de 10KΩ a 1/4w 1 Capacitores de 0.1µf (Cerámicos o de Poliester)1 Capacitor de 0.001µf (Cerámico o de Poliester)1 Diodo1 Resistor comercial cuyo valor esté comprendido entre 50 y 100 Ω a1/4w1 Diodo rectificador (1N5404) de 400 volts y 3 amperes1 Tabla protoboard (no importan dimensiones)




Equipo

1. Fuente de alimentación de triple salida (con salida fija de 5 V)2. multímetros.3. cables para cada multímetro.4. cables con caimanes. Resistencia limitadora de 500 Ω

Marco Teórico

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes,tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, interruptores ysemiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada.

Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores,capacitores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas detransmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos paradeterminar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuitoelectrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños yherramientas de análisis mucho más complejosLeyes fundamentales

Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito eléctrico.Estas son:

Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran porun nodo deben ser igual a la suma de las corrientes que salen por esenodo.Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazodebe ser 0.Ley de Ohm: La tensión en un resistor es igual al producto de laresistencia por la corriente que fluye a través de él.Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o

de corriente y al menos un resistor es equivalente a una fuente ideal decorriente en paralelo con un resistor.Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión ode corriente y al menos un resistor es equivalente a una fuente ideal detensión en serie con un resistor.

Resistencias en serie




Resistencia total

La resistencia total es igual a la suma de cada una de las resistencias.

Rt = R1 + R2 + R3

Corrientes y tensiones

La corriente por una rama en serie es la misma (por lo tanto es la mismapara cada resistencia). La suma de las caídas de tensión en cada resistenciaes igual a la tensión total aplicada a la rama.Ver resolución Ley de Ohm y leyes de Kirchhoff.

Resistencias en paralelo

Resistencia total

La suma de las inversas de cada resistencia es igual a la inversa de laresistencia total.




Tensión en cada resistencia

Dado en que están unidas por un conductor, la tensión aplicada a cadaresistencia es la misma que la aplicada entre A y B.

V1 = V2 = V3

Corriente por cada resistencia

La corriente se divide en cada nodo de tal forma que la suma de todas lascorrientes en paralelo es igual a la corriente total.

It = I1 + I2 + I3

Desarrollo

Resistencia comercial

1. En la base para armar circuitos (tabla protoboard) conecte laresistencia comercial y la fuente eléctrica, tal como se muestra en lafigura 1, cerciorándose de que se encuentre apagada y con la perillareguladora en cero volts.

0.000 A

+-

0.000 V

+ -




2. Ponga uno de los multímetros en el modo de medición de corrientedirecta (amperímetro), seleccionando la escala de corriente mayor parano exceder su capacidad.

3. Bajo las condiciones indicadas, conecte el amperímetro en serie comose muestra en la figura 1.

4. Enseguida, coloque el segundo multímetro en el modo de medición devoltaje (voltímetro) y seleccione la escala de 0-20 volts. Observe queeste medidor debe conectarse en paralelo con la resistencia, tal comose muestra en la figura número 1.

5. Una vez revisadas todas las conexiones del experimento encienda losmedidores primero y, posteriormente, la fuente de voltaje.

6. A continuación, mediante la perilla de la fuente, aumente el voltajehasta un volt y mida la corriente que pasa por la resistencia, usando elamperímetro, en tanto que el voltaje mídalo con el voltímetro. No tomeen cuenta la lectura que marca la carátula de la fuente ya que no sonexactos los valores que indica.

Si la corriente que pasa por la resistencia es tan pequeña que el medidorprácticamente no la registra, use la siguiente escala menor hasta que éstapueda medirse sin dificultad.

7. Incremente el voltaje a 2 volts y lleve a cabo las mediciones descritasen el paso 6.

8. Incremente el voltaje a 3, 4, 5,..., 10 volts, midiendo para cada valor lascantidades indicadas en el paso 6.

9. Terminadas las mediciones, apague la fuente, desconecte losmedidores y apáguelos.

Resistencia

a) Con cada pareja de valores de voltaje y corriente, obtenga el valor dela resistencia comercial.

b) Obtendrá tantos valores de resistencia como parejas de corriente yvoltaje haya medido.

c) Con todos los valores de resistencia, calcule:

a. La resistencia promedio.




b. La desviación promedio.c. El error porcentual.

Gráfica de voltaje contra corriente para la resistencia comercial

Ecuación obtenida por ajuste de los datos:

Resistencia comercial V I R




Ecuación de la recta:

Pendiente:

Actividad 2

Medición de la corriente de un circuito formado por un diodorectificador y una resistencia. 1. Para el diodo rectificador, arme el circuito que se muestra en la figura

número 2, el cual contiene una fuente, un diodo y la resistencialimitadora (RL), que servirá de protección para los dispositivos. Tenga

cuidado de que inicialmente la fuente se encuentre apagada y que laperilla reguladora del voltaje de la misma se encuentre en cero.

2. Seleccione la escala de 0-20 volts para el voltímetro y conéctelo enparalelo al diodo tal como se indica en la figura 2.

0.000 A

+-

0.000 V

+ -

RL




3. Ponga el amperímetro en la escala mayor y colóquelo en el circuito enserie con los elementos del mismo. Es indistinto el lugar donde locoloque.

4. Una vez revisadas todas las conexiones del experimento, encienda losmedidores primero y, posteriormente, la fuente de voltaje.

5. Mueva el botón de ajuste de la fuente hasta que el voltímetro(conectado al diodo) marque 0.1 volt aproximadamente. No tome encuenta el voltaje que indica la carátula de la fuente. Bajo esascondiciones, mida la corriente en el amperímetro.

6. Enseguida, suba el voltaje a 0.2 volts y mida la corrientecorrespondiente, tal como se indicó en el paso 5.

7. A continuación suba el voltaje a 0.3, 0.4, 0.5 volts, etc., y mida lascorrientes correspondientes a cada voltaje. El máximo valor devoltaje aplicado deberá ser un poco más allá del voltaje de codo,que es cuando la intensidad de la corriente se dispara. Para quequede claro este aspecto, consulte a su profesor.

8. Terminadas las mediciones, apague la fuente, desconecte losmedidores y apáguelos.

Diodo

1. Con las parejas de valores de voltaje y corriente para el diodo, obtengala resistencia del material.

2. Obtendrá tantos valores de resistencia como parejas de corriente yvoltaje haya medido.

3. Con todos los valores de resistencia, calcule:a. La resistencia promedio.b. La desviación promedio.c. El error porcentual.




DiodoV I R

4. Grafique el voltaje en función de la corriente y ajuste los datos a unarecta.

Ecuación obtenida por ajuste de los datos:

Ecuación de la recta:

Pendiente:




5. ¿Cómo se puede saber, por el tipo de gráfica, si una determinadaresistencia es óhmica o no?

_____________________________________________________ _____________________________________________________

6. ¿Qué tipo de gráfica obtuvo para la resistencia comercial y para eldiodo? ¿Cuál de ellas, según el tipo de gráfica, es óhmica o no?

___________________________________________________ __________________________________________________

7. ¿Qué representa la pendiente de la gráfica del voltaje en función de lacorriente?

_____________________________________________________

_____________________________________________________

Actividad 3

Construya en el proto-board el circuito que se muestra en la siguientefigura.

Del circuito de la figura anterior mida la corriente circulante a través de loselementos resistivos, así como las caídas de voltaje en cada elemento ycalcule la potencia disipada por cada elemento.




Ahora realice los cálculos teóricos del circuito de la figura anterior ycompárelos con los valores medidos.

Cálculos teóricos:

Compare los resultados medidos y teóricos, anote sus conclusiones: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _________________________________________




Actividad 4

Construya el circuito de la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mida la corriente circulante a través de loselementos resistivos, así como las caídas de voltaje en cada elemento ycalcule la potencia disipada por cada elemento.




Ahora realice los cálculos teóricos del circuito de la figura anterior ycompárelos con los valores medidos.


Compare los resultados medidos y teóricos, anote sus conclusiones: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________

___________________________________________________________ ___________________________

Actividad 5 Construya el circuito de la siguiente figura.

Para el circuito de la figura anterior tome las mediciones correspondientesde las diferentes resistencias como en los experimentos anteriores, asícomo también realice el cálculo de la potencia.




Igualmente que en los experimentos anteriores ahora realice los cálculosteóricos del circuito de la figura anterior y compárelos con los valoresmedidos.


Compare los resultados medidos y teóricos, anote sus conclusiones:

___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________ Arreglo de capacitores

Actividad 6





Calcule la capacitancia total del circuito de la figura anterior,posteriormente mida la capacitancia del arreglo con el LCR Meter(Medidor de elementos capacitivos, inductivos y resistivos) y compare lalectura con el valor calculado.

Capacitancia medida = ________________

Capacitancia calculada = ________________




Actividad 7


Calcule la capacitancia total del circuito de la figura anterior,posteriormente mida la capacitancia del arreglo con el LCR Meter(Medidor de elementos capacitivos, inductivos y resistivos) y compare lalectura con el valor calculado.

Capacitancia calculada = _____________

Capacitancia medida = _____________



El i id d M i UNITEC C S A 2010

Análisis y Presentación de Resultados

Conclusiones del Aprendizaje

Notas para los Alumnos

1. El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina deescribir o en procesador de textos (PC) sin excepción.

2. Las prácticas impresas sólo sirven de guía y referencia.3. No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.4. La entrega del reporte de práctica es por alumno.

Recursos Bibliográficos

Serway, Raymond A. y Jewett, John W., Electricidad y magnetismo,Thomson, 2005.Sears, Francis. W., Física universitaria, Pearson, 2004.Haliday, Davis y Resnick Robert, Fundamentos de Física, CECSA, 2001

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