practica de electricidad y electrotecnia
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MATERIA: Electricidad y Electrotecnia SEMESTRE: 3 CODIGOS: 79
LABORATORIO N0 1
TITULO: Corriente eléctrica y resistencia
OBJETIVOS:
1) Efectuar diferentes conexiones de circuitos eléctricos.
2) Aprender a utilizar adecuadamente el Multímetro para emplearlo como herramienta de
gran utilidad en el análisis de circuitos eléctricos y electrónicos fundamentales.
TEORÍA INTRODUCTORIA
Comenzaremos describiendo los elementos que vamos a utilizar para realizar a continuación
diversos montajes.
1) CONSTRUCCIÓN DEL “ENTRENADOR BÁSICO DE ELECTRICIDAD”
Para poder desarrollar en el taller una serie de actividades básicas relacionadas con los circuitos
eléctricos, deberéis construir en primer lugar el “Entrenador básico de electricidad”, que os
permitirá realizar distintos tipos de montajes eléctricos de una manera rápida y sencilla. Sigue,
por tanto, los siguientes pasos:
a) Corta un cuadrado de madera de aglomerado de 3mm de espesor con medidas 15cm x 15 cm.
Pega sobre la misma, dos listones 1cm x 1cm x 15cm, tal y como se indica en la siguiente
figura:
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b) A continuación, pega con cola termofusible las clemas o regletas en sus lugares
correspondientes, tal y como se indica en la siguiente imagen. Por último, fija y conecta
mediante cables, los siguientes elementos que completan el “entrenador”: 3 bombillas y
dos interruptores.
Nota: Adicionalmente se le puede colocar 1 motor, 1 zumbador o algún otro componente,
2) RESISTENCIAS
Es un elemento que se opone al movimiento de los electrones. En ellas hay una caída de potencial
según la Ley de Ohm V = I x R. Las resistencias suelen estar formadas por carbono, recubierto de
un material plástico en el que se serigrafian una serie de bandas correspondientes a un código de
colores que nos indica su valor y tolerancias. Presentan dos terminales metálicos para su
conexión. En una resistencia no existe polaridad antes de conectarla a un circuito.
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Por ejemplo una resistencia con los colores rojo (2), amarillo (4), naranja (000) y oro (5%) será
de 24000 Ohmios +/- 5%. El tamaño de la resistencia NO indica nada sobre el valor de la misma,
sino sobre la potencia que puede disipar, existiendo resistencias desde 0,25 w hasta varios watios.
3) CIRCUITOS RESISTIVOS EN SERIE Y PARALELO
Un circuito eléctrico puramente resistivo es aquel que está formado únicamente por elementos
pasivos (resistores) que disipan completamente la energía que les es transferida por una fuente.
La potencia es la razón de disipación de energía en función del tiempo. La potencia que disipa un
resistor depende de su resistencia propia, de la cantidad de corriente que circula por ella, del
voltaje aplicado y de su interrelación con otros elementos resistivos del circuito o arreglo.
Dos o más resistencias están en serie cuando al conectarse extremo con extremo, todas ellas, la
corriente sigue una misma trayectoria entre dos puntos tal que no existe derivación a rama alguna
entre los extremos del arreglo, esto es:
En este caso, la corriente circulante es la misma para todas las resistencias.
Dos o más resistores están en paralelo cuando la corriente total que pasa entre dos puntos tiene
tantas divisiones como elementos del arreglo, esto es:
En este caso, el voltaje aplicado para todos los elementos es el mismo y la corriente tanto en el
punto M como en el punto N es igual a la suma total de las corrientes que pasan por cada
elemento.
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Montaje
Conecte los cables de conexión a la fuente de poder y construya un arreglo de cuatro resistencias
en serie sobre la plantilla protoboard. Realice las mediciones indicadas de acuerdo a lo
establecido en la parte de Procedimiento. Posteriormente forme otro arreglo en paralelo con las
resistencias restantes sobre la plantilla, véase figura:
4) MULTÍMETRO DIGITAL (EQUIPO DE MEDICIÓN):
Es un equipo digital que indica las medidas en una pantalla, y en el cual tenemos que su rango de
precisión es más exacto con relación al multímetro analógico.
Manejo del Multímetro
1) Uso del multímetro como amperímetro, para corriente máxima y mínima:
Debes prestar mucha atención cuando realices medidas de intensidad con el Multímetro, ya que,
si no lo utilizas correctamente, podrías estropearlo. Como ahora vamos a medir amperios, el
Multímetro se conecta en SERIE. Seleccionamos DC. La sonda roja se introduce en el agujero
mA, y la negra, como siempre, en COM (común).
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Como no sabemos qué intensidad circulará, hacemos que el selector apunte al máximo (10 A) y
vamos moviéndolo hasta que aparezca la medida correcta.
2) Uso del Multímetro como Voltímetro.
Para medir tensiones (V) con un polímetro, debes conectar el polímetro en PARALELO.
Seleccionamos DC. La sonda roja se introduce en el agujero V (voltios), y la negra, en COM
(común). Dentro del selector DCV seleccionamos el valor que más se adecue a nuestra medida
(siempre superior); en nuestro caso, 20 V.
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3) Uso del Multímetro como Ohmímetro.
Antes que nada, desconecte o retire las fuentes de energía del circuito si los elementos están
integrados a él. Para medir resistencias se utiliza la escala de OHMS, coloque la perilla en el
máximo factor, conecte los cables en las entradas correspondientes (COM y Ω), toque las puntas
de los cables entre sí, y con los caimanes de los cables toque los extremos de las resistencias.
Si al disminuir la escala, la pantalla muestra el
valor de 1.0 al medir la resistencia, separe los
caimanes de la resistencia, pase la perilla a la
escala superior inmediata y lleve a cabo la
medición. Utilice la escala adecuada de tal
manera que se facilite la lectura del valor de la
resistencia.
Nota: También se pueda usar para medir,
diodos, frecuencia, condensadores, según la
capacidad de Multímetro.
4) Medición de Corriente Alterna
Verifique que la perilla esté en ACA, utilice las escalas correspondientes a AC en su máximo
valor permisible, coloque el amperímetro en serie con el equipo al cual se le desea medir la
corriente, tome la lectura en la escala AC.
5) Mediciones de Voltaje en CA
Coloque la perilla en el máximo factor de ACV (selector de AC). Coloque el multímetro en
paralelo con el equipo o elemento al cual se le desea determinar su caída de voltaje, tome la
lectura en la escala AC (vrms).
Sugerencias:
Cuando no se conoce el nivel de voltaje a medir, se debe utilizar la escala más alta y
reducir si es necesario.
Para el voltaje, se tienen posiciones desde 200 mV hasta 1000 volts en CD y de 200 mV
hasta 700 volts en VCA.
Los cables que se utilizan son dos, generalmente uno es de color negro y el otro de color
rojo. La entrada “COM” (común) es la relativa al negativo o tierra y ahí se conecta el
cable negro. Dependiendo de lo que se quiera medir (voltaje, amperaje o resistencia), el
cable rojo se conecta en la entrada indicada con V, A u Ω.
Cuando se pretende medir corrientes mayores a 10 ACA existen otras entradas y otras
posiciones de la perilla.
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Para el símbolo de resistencia (Ω, ohms), la perilla puede indicar hacia valores de x 200, x
2 k, x 20 k, x 2 M, etc.
Para la corriente directa, la perilla puede variar desde 200 μA hasta 2 A con fusible y
hasta 10 A sin fusible.
Protección del Equipo: Antes de realizar mediciones es necesario verificar que la perilla esté en
la escala respectiva a la medición y además que indique el máximo valor posible. Verifique que
el signo de la polaridad sea el correcto (+ para el positivo).
5) LÁMPARA INCANDESCENTE (BOMBILLO)
Una lámpara incandescente es un dispositivo que produce haz de luz mediante el calentamiento
por efecto Joule.
Funcionamiento y partes
Consta de un filamento de wolframio muy fino, encerrado en una ampolla de vidrio en la que se
ha hecho el vacío, o se ha rellenado con un gas inerte, para evitar que el filamento se volatilice
por las altas temperaturas que alcanza. Se completa con un casquillo metálico, en el que se ubican
las conexiones eléctricas.
1. Envoltura - ampolla de vidrio - bulbo
2. Gas inerte
3. Filamento de wolframio
4. Hilo de contacto (va al pie)
5. Hilo de contacto (va a la base)
6. Alambre(s) de sujeción y disipación de calor del filamento
7. Conducto de refrigeración y soporte interno del filamento
8. Base de contacto
9. Casquillo metálico
10. Aislamiento eléctrico
11. Pie de contacto eléctrico
La ampolla varía de tamaño con la potencia de la lámpara, puesto que la temperatura del
filamento es muy alta y, al crecer la potencia y el desprendimiento de calor, es necesario
aumentar la superficie de enfriamiento.
Inicialmente en el interior de la ampolla se hacía el vacío. Actualmente la ampolla está rellena de
algún gas noble (normalmente kriptón) que impide la combustión del filamento.
El casquillo sirve también para fijar la lámpara en un portalámparas por medio de una rosca
(llamada rosca Edison) o una bayoneta. En casi todo el mundo los casquillos de rosca para
lámparas de potencias medias se designan con el código de roscas Edison E-27, representando
este número la medida en milímetros de su rosca. Es también muy frecuente una talla menor de
rosca, la llamada E-14.
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Propiedades
La lámpara incandescente es la de más bajo rendimiento luminoso de las lámparas utilizadas: de
12 a 18 lm/W, Lúmenes por Vatio o Watt de potencia y la que menor vida útil o durabilidad,
tiene, unas 1000 horas, pero es la más difundida, por su bajo precio y el color cálido de su luz. No
ofrece muy buena reproducción de los colores, ya que no emite en la zona de colores fríos, pero
al ser su espectro de emisiones continuo logra contener todas las longitudes de onda en la parte
que emite del espectro. Su eficiencia es muy baja, ya que solo convierte en trabajo (luz visible)
alrededor del 15% de la energía consumida. Otro 25% será transformado en energía calorífica y
el 60% restante en radiación no perceptible, luz ultravioleta y luz infrarroja, que acaban
convirtiéndose en calor.
Historia: El invento de la lámpara incandescente se atribuye generalmente a Thomas Alva
Edison que presentó el 21 de octubre de 1878 una lámpara práctica y viable, que lució durante 48
horas ininterrumpidas. El 27 de enero de 1880 le fue concedida la patente, con el número
223.898. Otros inventores también habían desarrollado modelos que funcionaban en laboratorio,
incluyendo a Joseph Swan, Henry Woodward, Mathew Evans, James Bowman Lindsay, William
Sawyer y Humphry Davy.
OTRAS LÁMPARAS
La lámpara compacta fluorescente o CFL
(sigla del inglés compact fluorescent lamp) es
un tipo de lámpara fluorescente que se puede
usar con casquillos de rosca Edison normal
(E27) o pequeña (E14). También se la conoce
como: Lámpara ahorradora de energía,
Lámpara de luz fría, Lámpara de bajo
consumo, Bombilla de bajo consumo,
Bombillo ahorrador (Colombia).
En comparación con las lámparas
incandescentes, las CFL tienen una vida útil
mayor y consumen menos energía eléctrica
para producir la misma iluminación. De hecho,
las lámparas CFL ayudan a ahorrar costes en
facturas de electricidad, en compensación a su
alto precio dentro de las primeras 500 horas de
uso.
La lámpara halógena es una variante de la
lámpara incandescente, en la que el vidrio se
sustituye por un compuesto de cuarzo, que
soporta mucho mejor el calor (lo que permite
lámparas de tamaño mucho menor, para
potencias altas) y el filamento y los gases se
encuentran en equilibrio químico, mejorando
el rendimiento del filamento y aumentando su
vida útil.
Algunas de estas lámparas funcionan a baja
tensión (por ejemplo 12 voltios), por lo que
requieren de un transformador para su
funcionamiento. La lámpara halógena tiene un
rendimiento un poco mejor que la
incandescente: 18 22 lm/W y una vida útil más
larga: 1.500 horas.
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MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Descripción Especificación
1
3
1
Entrenador básico de
electricidad
Bombillos
Multímetro Digital
60wat, 100wat
PRE-LABORATORIO
INVESTIGACIÓN:
1) Defina corriente promedio.
2) Defina corriente instantánea
3) Unidad de corriente en el Sistema Internacional SI.
4) Dirección de la corriente:
a) Convencional(carga positiva)
b) En un conductor ordinario (Cobre o Aluminio).
c) En gases o electrolitos.
5) Corriente eléctrica en un conductor.
6) Portador de carga móvil.
7) Modelo microscópico de la corriente.
8) Corriente promedio en un conductor.
9) Densidad de corriente.
10) ¿Es la densidad de corriente una cantidad vectorial?
11) Razone tomando en cuanta la teoría electrostática la siguiente pregunta: Es posible
generar una corriente en una espira:
a) Sin conectar una batería en sus extremos
b) Conectando una batería en sus extremos
12) Conductividad de un conductor.
13) Ley de Ohm.
a) En función del campo eléctrico y la densidad de corriente.
b) Deduzca la Ley de Ohm para una resistencia R, una diferencia de potencial ∆V y una
corriente I.
14) Materiales óhmicos y no óhmicos.
15) Resistencia de un conductor.
16) Unidad de resistencia.
17) Resistividad.
18) Resistencia de un conductor uniforme.
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Colocar la Tabla de Resistividades y Coeficientes de temperatura de resistividades para
varios materiales
19) Calcule la resistencia de los siguientes conductores de acuerdo con las características
dadas por el profesor:
a) Cilindro de aluminio.
b) Cilindro de vidrio.
Concluya y cite ejemplos de su utilidad.
20) Superconductores.
21) Energía eléctrica y potencia:
a) Energía eléctrica.
b) Potencia y unidad
c) Potencia entregada a un resistor.
22) Defina fuerza electromotriz.
23) Voltaje en un circuito abierto.
24) Resistencia de carga y potencia.
LABORATORIO
Actividad 1:
Ayudándote de tu “entrenador de electricidad” realiza los montajes eléctricos que se indican en la
siguiente tabla. Para ello deberás conectar las clemas o regletas correspondiente mediante cables,
siguiendo los esquemas mostrados. Una vez concluida la práctica, deberás completar la tabla
indicando los resultados obtenidos en cada actividad:
Esquema Resultados o Consecuencias
Circuito Simple
Cuando es accionado el
interruptor I1 la bombilla se
enciende, emitiendo una cantidad
de luz que podemos considerar
como normal
Ejemplo realizado por el
profesor, los demás ejercicios
deben ser escritos por el alumno.
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Bombillas en Serie
Bombillas en Paralelo
Circuito Mixto
Actividad 2:
Haz un diagrama de un circuito eléctrico que contenga: Tres focos en serie, un interruptor,
una batería o fuente de poder.
Al hacer el montaje y cerrar el circuito responde lo siguiente:
a) ¿Al hacer las lecturas del voltímetro en cada uno de los dos focos que ocurre?
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b) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre cada foco?
c) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre algún foco y la tensión de
la fuente?
d) Haz la lectura del amperímetro.
e) ¿Qué ocurre con esta lectura antes del primer foco, antes del segundo foco, antes del
tercer foco y después cada uno de los focos?
Actividad 3:
Haz un diagrama de un circuito eléctrico que contenga: Tres focos en paralelo, un interruptor,
una batería o fuente de poder.
Al hacer el montaje y cerrar el circuito responde lo siguiente:
a) ¿Al hacer las lecturas del voltímetro en cada uno de los dos focos que ocurre?
b) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre cada foco? ¿Existe
alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre algún foco y la tensión de la
fuente?
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c) Haz la lectura del amperímetro.
d) ¿Qué ocurre con esta lectura antes del primer foco, antes del segundo foco, antes del
tercer foco y la corriente inicial?
Actividad 4:
Haz un diagrama de un circuito eléctrico que contenga: Tres focos en conexión mixta, dos
interruptores, una batería o fuente de poder. Al hacer el montaje y cerrar el circuito en un
interruptor responde lo siguiente:
a) ¿Al hacer las lecturas del voltímetro en cada uno de los dos focos que ocurre?
b) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre cada foco? ¿Existe
alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre algún foco y la tensión de la
fuente?
Al cerrar el segundo interruptor
c) ¿Al hacer las lecturas del voltímetro en cada uno de los dos focos que ocurre?
d) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre cada foco?
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e) ¿Existe alguna diferencia entre las lecturas de los voltios entre algún foco y la tensión
de la fuente?
f) Haz la lectura del amperímetro.
g) ¿Qué ocurre con esta lectura antes del primer foco, antes del segundo foco, antes del
tercer foco y la corriente inicial?
Post-laboratorio:
Conteste y comente las siguientes preguntas. Construya los esquemas necesarios para
respaldar sus respuestas.
1) ¿Cómo se mide con el multímetro la resistencia de un elemento longitudinal cualquiera?
2) Investigue a que se refiere el término “voltaje eficaz”.
3) Construya el esquema representativo para la medición de resistencias.
4) Construya el circuito representativo para la medición de la corriente que circula por el
elemento.
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5) Construya el circuito representativo para la medición de la caída de voltaje en un
elemento.
6) Investigue cual es la diferencia entre corriente alterna y corriente directa.
7) ¿Por qué es importante calcular las apreciaciones de los instrumentos de medición?
8) Explica la razón por la cual un amperímetro debe tener una resistencia interna de valor
muy pequeña.
9) Explica la razón por la cual un amperímetro debe tener una resistencia interna de valor
muy grande.
10) Explica en que consiste un osciloscopio.
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