LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
PRÁCTICA N° 3: “Circuitos Resistivos. Divisores
de voltaje y corriente”
Nombres:
Marco Emilio Núñez Jiménez
Santiago Rodríguez Rosillo
(Carrera: Ing. en TI)
(Carrera: Ing. Mecánica)
Fecha: 15 de marzo del 2021
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PANAMERICANA
I.
Objetivos
●
●
●
●
II.
Equipo y materiales
●
●
III.
Diseñar esquemáticos de circuitos eléctricos utilizando herramientas
computacionales.
Modelar la obtención de la resistencia equivalente de un circuito mediante
simulación.
Comprobar, mediante herramientas computacionales de simulación, el
cumplimiento de las leyes de Kirchhoff.
Comprobar, mediante herramientas computacionales de simulación, el
cumplimiento de las técnicas de los divisores de voltaje y corriente.
Computadora con sistema operativo Windows 8.0 o superior.
Herramienta computacional OrCAD PCB Designer Lite (versión 17.2-2016 o
superior).
Consideraciones teóricas
Resistencia equivalente serie y paralelo:
Dos de las conexiones más utilizadas en los circuitos eléctricos entre resistores es la
conexión en serie y la conexión en paralelo. Cuando se conectan N resistores en
serie (por cada uno de ellos circula la misma corriente eléctrica), la resistencia
equivalente, Req, a este arreglo estará dada por:
𝑁
𝑅𝑒𝑞 = ∑ 𝑅𝑖
𝑖=1
Cuando se conectan M resistores en paralelo (entre los terminales de cada uno de
ellos existirá la misma diferencia de potencial eléctrico o voltaje), la resistencia
equivalente a este arreglo, Req, estará dada por:
𝑅𝑒𝑞 =
1
𝑀
∑
𝑗=1
1
𝑅𝑗
Divisores de voltaje y corriente:
Cuando se tienen N resistores conectados en serie, el voltaje en cada uno de dichos
resistores puede ser determinado utilizando la técnica del divisor de voltaje, es decir:
𝑉𝑖 = 𝑉𝑅
𝑅𝑖
𝑅1+𝑅2+...+𝑅𝑁
En la expresión anterior Ri se refiere a uno de los resistores del arreglo en serie y Vi
es el voltaje en dicho resistor. VR es un voltaje de referencia que alimenta a la
conexión en serie de resistores y que generalmente, aunque no necesariamente,
proviene de una fuente de voltaje conectada en serie con dichos resistores. La
ventaja de esta técnica radica en que no es necesario determinar la corriente que
fluye por los resistores para luego determinar el voltaje en ellos.
Cuando se tienen M resistores conectados en paralelo, la corriente en cada uno de
dichos resistores puede ser determinada utilizando la técnica del divisor de corriente,
es decir:
𝐼𝑖 = 𝐼𝑅
1
𝑅𝑖
1
𝑅1
1
1
+ 𝑅 +...+ 𝑅
2
𝑁
En la expresión anterior Ri se refiere a uno de los resistores del arreglo en paralelo e
Ii es la corriente en dicho resistor.
IR es una corriente de referencia que alimenta a la conexión en paralelo de
resistores y que generalmente, aunque no necesariamente, proviene de una fuente
de corriente conectada en paralelo con dichos resistores. De manera similar al
divisor de voltaje, la ventaja del divisor de corriente radica en que no es necesario
determinar el voltaje a través de los terminales de los resistores para luego
determinar la corriente que fluye por ellos.
Obtención de la resistencia equivalente mediante simulación:
Para obtener la resistencia equivalente o resistencia total, entre dos puntos
cualesquiera de un circuito dado, utilizando herramientas de simulación se procede
de la siguiente forma:
A. Si el circuito es puramente resistivo, es decir, que no contiene ni fuentes de
voltajes ni fuentes de corrientes, entonces se conecta entre los terminales de
análisis una fuente de voltaje de CD externa de cualquier valor, VEXT. Se
simula el circuito y se obtiene la corriente, I, que circula a través de dicha
fuente externa colocada. Entonces la resistencia equivalente del circuito se
puede determinar por:
𝑉
𝑅𝑒𝑞 =
𝐸𝑋𝑇
𝐼
B. Si el circuito es puramente resistivo, es decir, que no contiene ni fuentes de
voltajes ni fuentes de corrientes, entonces se conecta entre los terminales de
análisis una fuente de corriente de CD externa de cualquier valor, IEXT. Se
simula el circuito y se obtiene el voltaje, V, en dicha fuente externa colocada.
Entonces la resistencia equivalente del circuito se puede determinar por:
𝑉
𝑅𝑒𝑞 = 𝐼
𝐸𝑋𝑇
C. Si el circuito contiene fuentes independientes entonces se anulan dichas
fuentes, recordando que las fuentes de voltajes se reemplazan por
cortocircuitos y las de corrientes se reemplazan por circuitos abiertos. Una
vez anuladas las fuentes presentes, la red eléctrica original se convertirá en
una red puramente resistiva y, por tanto, para hallar la resistencia equivalente
entre dos puntos cualesquiera, se puede proceder como se explicó en
cualquiera de los dos puntos anteriores.
IV.
Actividades
1. Experimento I. Dada la red eléctrica resistiva siguiente:
a) Seleccione para los resistores mostrados valores comerciales diferentes y calcule,
teóricamente, la resistencia equivalente entre los puntos A y B. Anote el valor en la
tabla 3.1.
Cálculos Req Teóricos
b) Para los mismos valores de resistencias utilizados en el inciso anterior, monte el
circuito utilizando Tinkercad y mida la resistencia equivalente entre los puntos A y B.
Anote el valor en la tabla 3.1.
Simulación en TinkerCAD
c) Conecte entre los puntos A y B una fuente de voltaje de CD externa y asígnele el
valor de su preferencia. Simule, utilizando OrCAD, el circuito resultante y obtenga la
corriente que entrega dicha fuente.
Simulación OrCAD
d) Calcule la resistencia equivalente de simulación como el cociente entre el valor de la
fuente anteriormente colocada y la corriente obtenida en el inciso anterior. Anote el
valor en la tabla 3.1.
Teórica
R=306.54
Montaje virtual
R=284
Simulación
R=12/0.03915
R=306.51
Error relativo
𝐸=
306.54−284
306.54
* 100
𝐸 = 7. 35%
Tabla 3.1 valores de resistencia equivalente
2. Experimento II. Dada la red eléctrica resistiva siguiente:
a) Seleccione para los resistores mostrados valores comerciales diferentes y calcule,
teóricamente, la resistencia equivalente entre los puntos A y B. Anote el valor en la
tabla 3.2.
Valor teórico
b) Conecte entre los puntos A y B una fuente de corriente de CD externa y asígnele el
valor de su preferencia. Simule, utilizando OrCAD, el circuito resultante y obtenga el
voltaje en dicha fuente.
Valores de Simulación en OrCAD
c) Calcule la resistencia equivalente de simulación como el cociente entre el valor del
voltaje obtenido en el inciso anterior y la corriente de la fuente externa colocada.
Anote el valor en la tabla 3.2.
Teórica
R=99.36
Montaje Virtual
R=95.33
Simulación
R=2981/30
R=99.366
Error relativo
𝐸=
99.36−95.33
99.36
* 100
𝐸 = 4. 055%
3. Experimento III. Dada el circuito serie mostrado a continuación:
a) Seleccione para los resistores mostrados valores comerciales diferentes y calcule,
teóricamente, los voltajes y las corrientes en cada uno de ellos utilizando las
siguientes técnicas: ley de Kirchhoff de voltaje y divisor de voltaje. Anote los valores
en la tabla 3.3.
b) Simule, utilizando OrCAD, el circuito dado y obtenga los voltajes y las corrientes en
cada uno de los resistores. Anote los valores en la tabla 3.5.
Valores simulados en OrCAD
c) Compruebe que los voltajes obtenidos en el inciso anterior satisfacen la ley de
Kirchhoff de voltaje.
Tabla Valores Teóricos
Variables
Voltajes
R1
R2
R3
Ley de Kirchoff
de voltaje
1V
1.8V
2.2V
Divisor de voltaje
1V
1.8V
2.2V
10mA
10mA
10mA
Corrientes
Tabla Valores Simulados en OrCAD
Variables
R1
R2
R3
Voltajes
1V
1.8V
2.2V
Corrientes
10mA
10mA
10mA
4. Experimento V. Dado el circuito paralelo mostrado a continuación:
a) Seleccione para los resistores mostrados valores comerciales diferentes y calcule,
teóricamente, las corrientes y los voltajes en cada uno de ellos utilizando técnicas de
simplificación y el divisor de corriente. Anote los valores en la tabla 3.6.
b) Simule, utilizando OrCAD, el circuito dado y obtenga las corrientes y los voltajes en
cada uno de los resistores. Anote los valores en la tabla 3.8.
c) Compruebe que las corrientes obtenidas en el inciso anterior satisfacen la ley de
Kirchhoff de corriente.
Variables
Corrientes
Voltajes
R1
R2
R3
R4
Tabla Valores Simulados
Variables
R1
R2
R3
R4
Corrientes
3.364mA
1.364mA
1.091mA
909.1µA
Voltajes
3.36V
1.63V
0.611V
0.610V
4. Experimento VI. Dado el circuito mixto mostrado a continuación:
a) Seleccione para los resistores mostrados valores comerciales diferentes y calcule,
teóricamente, las corrientes y los voltajes en cada uno de ellos utilizando las leyes
de Kirchhoff. Anote los valores en la tabla 3.9.
b) Para los mismos valores de resistencias seleccionados en el inciso anterior, monte el
circuito utilizando Tinkercad y mida los voltajes y las corrientes en cada uno de los
resistores. Anote el valor en la tabla 3.10.
c) Simule, utilizando OrCAD, el circuito dado y obtenga las corrientes y los voltajes en
cada uno de los resistores. Anote los valores en la tabla 3.11.
Variables
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R1
R2
R3
R4
R5
R6
Corrientes
Voltajes
Variables
Corrientes
Voltajes
Variables
R1
R2
R3
R4
R5
R6
Corrientes
Voltajes
d) Verifique, en cada uno de los nodos del circuito dado, que las corrientes obtenidas
en el inciso b) satisfacen la ley de Kirchhoff de corriente.
e) Verifique, en cada una de las mallas independientes del circuito dado, que los
voltajes obtenidos en el inciso c) satisfacen la ley de Kirchhoff de voltaje.
V.
Conclusiones
●
Marco Emilio Núñez Jiménez: en esta práctica logré entender de mejor
manera cómo es que funciona el divisor de voltaje y corriente, las leyes de
Kirchoff y además, cómo simular circuitos en OrCAD.