IME SEMANA10 CICLOII LABORATORIO ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 2023
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Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica “UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN” FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECÁNICA ELECTRICA SEMANA 10 CURSO: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO DOCENTE: VILLALOBOS PÉREZ JONATHAN DAVID INTEGRANTES: CICLO: ✓ NEISER CERDAN SEMPERTEGUI ✓ CARLOS ANTONIO GAPURA ALARCON ✓ LEHI JHON CATÓN TANTALEAN ✓ LUIS ANTHONI GUERRERO FERNÁNDEZ ✓ ALVAREZ BECERRA JHORDAN SMITH II Jaén 11 de Junio del 2023 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica INDICE: I. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................... 2 II. MARCO TEÓRICO.......................................................................................................................... 3 ❖ Partes y Caracteízticas del Multimetro ................................................................................... 4 ❖ El Circuito Electro .................................................................................................................... 5 ❖ Tipos de Circuitos .................................................................................................................... 6 ❖ Diferencias entre los circuitos ................................................................................................ 9 III. MATERIALES Y / O EQUIPOS. RECICLAR LO QUE HALLEN… ......................................................12 IV. IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS ...............................................................................................15 ❖ Multrimetro digital ...............................................................................................................15 V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................17 ❖ Mediciones de Resistencias ..................................................................................................17 ❖ Circuito en Serie ....................................................................................................................17 ❖ Circuito en Paralelo ...............................................................................................................17 VI. MEDICION DEL VOLTAJE DE LA FUENTE ...............................................................................18 VII. PROCESAMIENTO DE DATOS ................................................................................................20 ❖ Circuito en Serie ....................................................................................................................20 ❖ Circuito en Paralelo ...............................................................................................................20 ❖ Circuito en Mixto ..................................................................................................................21 VIII. ANALIZIS INDAGATORIO ...........................................................................................................21 ❖ Hallamos teóricamente las corrientes y voltajes en los circuitos…………………………22 IX. PRECAUCIONES .........................................................................................................................29 X. CONCLUSIONES .........................................................................................................................30 XI. LINKOGRAFIA .............................................................................................................................31 XII. ANEXOS .....................................................................................................................................32 pág. 1 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 MEDIDAS EN UN CIRCUITO I. INTRODUCCIÓN En el estudio de la ingeniería mecánica y eléctrica, los circuitos eléctricos son uno de los conceptos fundamentales. Comprender cómo funcionan los circuitos y cómo interactúan sus componentes es esencial para el diseño, análisis y solución de problemas en diversas aplicaciones eléctricas y electrónicas. Un circuito eléctrico es una red de componentes interconectados que permite el flujo de corriente eléctrica. Estos componentes pueden incluir resistencias, capacitores, inductores, fuentes de alimentación y muchos otros dispositivos electrónicos. El estudio de los circuitos eléctricos se basa en principios fundamentales, como las leyes de Kirchhoff y las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia. El análisis de circuitos eléctricos implica el uso de herramientas matemáticas y técnicas de modelado para predecir el comportamiento del circuito. Esto incluye la resolución de ecuaciones, la aplicación de teoremas y la utilización de herramientas de simulación computacional así como también existen magnitudes que son indispensables conocer, estas son, resistencia, voltaje, corrientes entre otras; para lograr detectar estos datos se usan un equipo llamado multitester o multímetro, el cual puede ser analógico o digital. Con el uso de este instrumento y con el correcto procedimiento (en cuanto a la forma de conectar el instrumento), se logra obtener los diferentes datos experimentales necesarios para describir un circuito de manera clara. Para el desarrollo de esta práctica es necesario saber usar correctamente el multímetro, así como el instrumento llamado protoboard. pág. 2 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica LOGROS DE APRENDIZAJE ✓ Al finalizar la guía de laboratorio el estudiante aplica procedimientos relacionados a medición de magnitudes eléctricas mediante el uso deun multímetro. ✓ Comparar los valores experimentales con los valores teóricos obtenidos al analizar los circuitos. ✓ Comprender la forma del uso de protoboard y el multímetro para la medición de resistencias, voltajes y corrientes. ✓ Verificar la validez de las leyes de Kirchhoff de las mallas y de los nodos. II. MARCO TEÓRICO EL MULTIMETRO Un multímetro también denominado polímetro o tester, es un aparato eléctrico y portátil usado para medir magnitudes eléctricas activas: corrientes y potenciales (tensiones), o magnitudes eléctricas pasivas: resistencias, capacidades y otras. Cuenta con un selector que según la posición voltímetro, puede trabajar amperímetro como y ohmímetro. El multímetro puede realizar medidas para corriente continua o alterna, y en diversos márgenes de medida cada una. Esta herramienta de medición tiene un principio, que es el galvanómetro. Un instrumento utilizado para la medida de corriente eléctrica de mínimas intensidades. Este se basa en el giro que realiza una bobina posicionada entre los polos de un imán muy potente cuando recorre por una corriente eléctrica. Los efectos mutuos entre el imán y la bobina, producen un par de fuerzas electrodinámicas, que hacen que la bobina gire junto a una aguja indicadora dentro de un cuadrante. Este aparato es el más empleado en la fabricación de voltímetros y amperímetros. pág. 3 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica PARTES Y CARACTERÍSTICAS DEL MULTÍMETRO: Este polifacético instrumento de medición consta de partes o componentes básicos, que permiten realizar las diversas mediciones de manera práctica y eficaz: • El galvanómetro que constituye el principio de funcionalidad del instrumento. • La escala múltiple a través de la que se desplaza la aguja, para permitir leer los valores de las diferentes magnitudes en los diferentes márgenes de medida. (Solo aplica para multímetros analógicos) • Pantalla donde se muestra el valor de la medida obtenida por el instrumento. (Solo aplica para multímetros digitales) • El conmutador, el cual permite cambiar la función del instrumento de medición para que funcione como medidor en todas las versiones y márgenes de medida, con las que cuenta. La función del conmutador es escoger el circuito interno que se debe asociar al instrumento de medida, para realizar la medición deseada. • Las bornas o terminales eléctricas, estas permiten conectar el multímetro a los circuitos o componentes externos cuyos valores se desean medir. Las bornas de acceso son de colores diferentes, para facilitar que las conexiones externas se efectúen de forma correcta. Cuando se va a medir en corriente continua, suele ser de color rojo la borna de mayor potencial (o potencial +), y de color negro la borna de menor potencial (o potencial -). • El multímetro cuenta con dos zócalos diferentes donde se ubican los terminales. Uno es para las medidas de circuitos que cuentan con corriente alterna (AC) y otros para medir circuitos de corriente directa (DC). • El multímetro cuenta con una pila interna, para poder realizar mediciones de magnitudes pasivas. También cuenta con un ajuste de cero, necesario para realizar las mediciones de resistencias. • Este instrumento está provisto generalmente, con una caja protectora de un tamaño aproximado a las 25 pulgadas cúbicas. pág. 4 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica EL CIRCUITO ELÉCTRICO Podemos definir la Electrotecnia como el estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad. La electrotecnia como profesión se preocupa fundamentalmente de la conversión de energía desde alguna de sus formas a una forma más conveniente: la energía eléctrica, de la transmisión y control de la energía en esta forma y finalmente de su reconversión en otras formas de uso. Es decir podemos decir que es la parte de la técnica que se ocupa de la producción (generación), transmisión, distribución y utilización de la electricidad. Dentro de esta asignatura trataremos de desarrollar los fundamentos de la teoría de circuitos, en los que se puede considerar con precisión suficiente un sistema eléctrico como combinación de elementos caracterizados por: resistencias, inductancias y capacidades, así como por tensiones y corrientes, esto es, por fuentes de energía eléctrica. La teoría de los circuitos eléctricos y la teoría electromagnética son las dos teorías fundamentales a partir de las cuales se construyen todas las ramas de la ingeniería eléctrica. Muchas ramas de la ingeniería eléctrica, tales como los sistemas de potencia, las máquinas eléctricas, la electrónica, las comunicaciones y la instrumentación están basadas en la teoría de los circuitos eléctricos. En ingeniería eléctrica y electrónica, se está a menudo interesados en transferir energía de un punto a otro. Esto requiere la interconexión de distintos aparatos eléctricos. Dicha interconexión constituye lo que denominados circuitos eléctricos, donde cada componente del circuito es conocido como un elemento. Podemos definir la Electrotecnia como el estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad. La electrotecnia como profesión se preocupa fundamentalmente de la conversión de energía desde alguna de sus formas a una forma más conveniente: la energía eléctrica, de la transmisión y control de la energía en esta forma y finalmente de su reconversión en otras formas de uso. Es decir, podemos decir que es la parte de la técnica que se ocupa de la producción (generación), transmisión, distribución y utilización de la electricidad. pág. 5 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica TIPOS DE CIRCUITOS CIRCUITO EN PARALELO Cuando hablamos de un circuito en paralelo o una conexión en paralelo, nos referimos a una conexión de dispositivos eléctricos (como bobinas, generadores, resistencias, condensadores, etc.) colocados de manera tal que tanto los terminales dé entrada o bornes de cada uno, como sus terminales de salida, coincidan entre sí. El circuito en paralelo es el modelo empleado en la red eléctrica de todas las viviendas, para que todas las cargas tengan el mismo voltaje. Si lo entendemos usando la metáfora de una tubería de agua, tendríamos dos depósitos de líquido que se llenan simultáneamente desde una entrada común, y se vacían del mismo modo por un desagüe compartido. Este tipo de circuitos permiten reparar alguna conexión o dispositivo sin que se vean afectados los demás, y además mantiene entre todos los dispositivos la misma exacta tensión, a pesar de que mientras más dispositivos sean más corriente deberá generar la fuente eléctrica. Además, la resistencia obtenida de esta manera es menor que la sumatoria de las resistencias del circuito completo: mientras más receptores, menor resistencia. FÓRMULAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO Los valores totales de un circuito en paralelo se obtienen mediante la suma simple. Las fórmulas para ello son las siguientes: Intensidad: It = I1 + I2 + I3 … +In Resistencias: 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/ R3… +1/ Rn Condensadores: Ct = C1 + C2 + C3 … + Cn pág. 6 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica EJEMPLO DE CIRCUITO EN PARALELO CARACTERÍSTICAS Un circuito en paralelo es un circuito que tiene dos o más caminos independientes desde la fuente de tensión, pasando a través de elementos del circuito hasta regresar nuevamente a la fuente. En este tipo de circuito dos o más elementos están conectados entre el mismo par de nodos, por lo que tendrán la misma tensión. Si se conectan más elementos en paralelo, estos seguirán recibiendo la misma tensión, pero obligarán a la fuente a generar más corriente. Esta es la gran ventaja de los circuitos en paralelo con respecto a los circuitos en serie; si se funde o se retira un elemento, el circuito seguirá operando para el funcionamiento de los demás elementos. pág. 7 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica CIRCUITO EN SERIE A diferencia de los circuitos en paralelo, diseñados para mantener el flujo ante la falla de un dispositivo, los circuitos en serie presentan un sólo recorrido para la electricidad desde y hacia la fuente, por lo que un fallo en la cadena de transmisión acarrearía la interrupción del flujo eléctrico. Eso sí: en cualquier punto del circuito la corriente será siempre la misma, pero la resistencia se incrementa con cada dispositivo adicional conectado al circuito. Un circuito serie es aquel en el que el terminal de salida de un dispositivo se conecta la terminal de entrada del dispositivo siguiente. El símil de este circuito sería una manguera, la cuál está recorrida por un mismo caudal (corriente).Una resistencia es cuándo pisamos de forma parcial dicha manguera, obstruyéndose de esta forma al flujo de corriente. Respecto a las tensiones, estas son mayores en aquellas zonas de la manguera que pisamos más y por tanto se oponen más al paso de dicho corriente. Donde se cumple:} VTotal = V1 + V2 + .... Vn Itotal = I1 = I2 RTotal = R1 + R2 ... Rn 1 / C Total = 1 / C1 + 1 / C2 .... 1 / Cn EJEMPLO DE CIRCUITO EN SERIE pág. 8 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica DIFERENCIAS ENTRE CIRCUITO PARALELO Y SERIE Circuito serie Resistencia Caída de tensión Circuito paralelo Aumenta al incorporar Disminuye al incorporar receptores receptores Cada receptor tiene la Es la misma para cada suya, que aumenta con uno de los receptores, su resistencia. La suma e igual a la de la de todas las caídas es fuente. igual a la tensión de la fuente. Intensidad Es la misma en todos Cada receptor es los receptores e igual a atravesado por una la general en el corriente circuito. Cuantos más independiente, menor receptores, menor será cuanto mayor la corriente que resistencia. La circule. intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tenga el circuito. pág. 9 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica EL PROTOBOARD Se conocen en castellano como "placas de prototipos" y son esencialmente unas placas agujereadas con conexiones internas dispuestas en hileras, de modo que forman una matriz de taladros a los que podemos directamente "pinchar" componentes y formar el circuito deseado. Como el nombre indica, se trata de montar prototipos, de forma eventual, nunca permanente, por lo que probamos y volvemos a desmontar los componentes, quedando la protoboard lista para el próximo experimento. Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. CARACTERIZTICAS DEL PROTOBOARD A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocarlos circuitos integrados. B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder se conecta aquí. C) Pistas: Las pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas. Recomendaciones al utilizar el protoboard: A continuación, veremos una serie de consejos útiles, pero no esenciales. pág. 10 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica LA RESITENCIA Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W, 1 W, 2.2w; existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros. CARACTERIZTICAS DEL RESISTOR pág. 11 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica III. MATERIALES 1 protoboard 1 fuente de voltaje pág. 12 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica 4 resistencias de diferentes valores. 1 multímetro pág. 13 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica Varios cables de conexión Conectores tipo cocodrilo Cúter pág. 14 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica IV. IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS Las placas protoboard se utilizan para ensayar circuitos en la fase de diseño. Especialmente diseñada de un conjunto de agujeritos. Estos agujeritos tienen uniones eléctricas por la parte interior de la placa, de forma que los componentesestén unidos eléctricamente. MULTÍMETRO DIGITAL: Es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente generalmente, también dependiendo el modelo puede medir magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos. También existen otro tipo de modelo de multímetro digital llamados “auto rango”, estos instrumentos saben cuándo cambiar de rango en función de lo que se está midiendo y automáticamente cambia de rango de medida. Sólo hay que indicarle loque se está midiendo ya sea voltaje, corriente o resistencia. pág. 15 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica Para medir voltaje, circuito energizado (activo) y las puntas se conectan en paralelo. • • • Voltaje (AC), perilla en Ṽ _ ____ Voltaje (DC), perilla en V Voltaje (DC), perilla en mV _ Para medir corriente, circuito energizado (activo) y las puntas se conectan en serie.Se conecte el electrodo ROJO en el conector de Corriente de 10 A o 400 mA. • • • Corriente (AC), perilla en à Corriente (AC), perilla en mA Corriente (DC), perilla en à o mA, luego clic en el botón anaranjado. pág. 16 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL SELECCIÓN Y MEDICIÓN DE RESISTENCIAS. Luego de haber definido los conceptos básicos para la realización de la práctica, el siguiente paso es seleccionar 4 resistencias que varían en su valor, para verificarlas se recurrirá a dos métodos diferentes, uno por medio de sus códigos de colores y otro por medio de mediciones con multímetro. MEDICIÓN DE RESISTENCIAS Resistencias Código de colores ResistenciaColores Ω Colores Resistencia Experimental Ω Exp. R1 Rojo, violeta, rojo, dorado 27x102 ±5% 2650 Ω R2 Marrón, gris, naranja, dorado 18x103±5% 17660 Ω R3 Marrón, gris, naranja, dorado 18x103±5% 17820 Ω R4 Rojo, negro, rojo, dorado 20x102±5% 1980 Ω Resistencias Resistencia equivalente En serie experimental R1 2650 Ω 2650 Ω R1+R2 20500 Ω 20304.234367 Ω R1+R2+R3 38100 Ω 2040.398441 Ω R1+R2+R3+R4 40100 Ω 497.555104 Ω Resistencias Resistencia equivalente En paralelo experimental R1 2650 Ω 2650 Ω R1+R2 2300 Ω 20310 Ω R1+R2+R3 2040 Ω 38130 Ω R1+R2+R3+R4 1010 Ω 40110 Ω Resistencia equivalente Resistencia equivalente pág. 17 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica VI. MEDICIÓN DE VOLTAJE DE LA FUENTE. Con ayuda del multímetro medir y corroborar el valor de la fuente de alimentación INSTALACIÓN DE LOS CIRCUITOS. - DISEÑO EN SERIE Instalar las resistencias en serie en el protoboard, seguidamente al inicio y final de este circuito, conectar a la fuente. pág. 18 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - DISEÑO EN PARALELO Instalar las resistencias en paralelo en el protoboard, conectar a la fuente. DISEÑO MIXTO DATOS EXPERIMENTALES Para la toma y recolección de datos hay que acoplar el multímetro de acuerdo a lo que se desea medir, conforme a lo indicado anteriormente. Para el caso de corriente conectar en serie y anotar los diferentes valores. Para obtener las resistencias, hay que anotar los valores de estas sin conectar la fuente. Y para el caso de los voltajes conectar en paralelo en cada una de las resistencias. Apuntar los valores obtenidos en las medidas. pág. 19 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica VII. PROCESAMIENTO DE DATOS. Valores experimentales VOLTAJE: 9.54 DISEÑO EN SERIE RESISTENCIA CORRIENTE VOLTAJE VOLTAJE EXPERIMENTAL R1 2650 Ω 0.2378 mA 5.326043244V 0.62V R2 17660 Ω 0.2378 mA 35.49355611V 4.17V R3 17820 Ω 0.2378 mA 35.81512853V 4.13V R4 1980 Ω 0.2378 mA 3.979458725V 0.47V VOLTAJE: 8.90 DISEÑO EN PARALELO RESISTENCIA CORRIENTE VOLTAJE CORRIENTE TEORICA R1 2650 Ω 4.37A 0.066068831214V 4.49A R2 17660 Ω 0.5A 0.4402892047V 0.504A R3 17820 Ω 0.49A 0.4442782349V 0.499A R4 1980 Ω 3.32A 0.04936424832V 3.35A pág. 20 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica VOLTAJE: 9.90 DISEÑO EN MIXTO RESISTENCIA CORRIENTE VOLTAJE R1 2650Ω 1060A 1.68V R2 17660Ω 560A 8.09V R3 17820Ω 490A 7.02V R4 1980Ω 490A 1.04V VIII. - ANÁLISIS INDAGATORIO ¿CÓMO SE CALCULA DE MANERA TEÓRICA LAS CORRIENTES Y VOLTAJES EN UN CIRCUITO? El cálculo de corrientes y voltajes en un circuito se puede realizar utilizando las leyes fundamentales de la electricidad, como la Ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff. Aquí hay una descripción teórica básica sobre cómo calcular corrientes y voltajes en un circuito: Ley de Ohm: La Ley de Ohm establece que la corriente (I) que fluye a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia (R) del conductor. Matemáticamente, se puede expresar como V = I * R. Esta ley se utiliza para calcular la corriente o el voltaje en una resistencia específica en un circuito. pág. 21 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica Leyes de Kirchhoff: Las leyes de Kirchhoff son dos principios fundamentales para analizar circuitos eléctricos Ley de corrientes de Kirchhoff (LCK o Ley de nodos): Establece que la suma algebraica de las corrientes en un nodo (punto de conexión en el circuito) es igual a cero. Es decir, la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo. Ley de tensiones de Kirchhoff (LTK o Ley de mallas): Establece que la suma algebraica de las caídas de voltaje (tensiones) en un lazo cerrado (malla) de un circuito es igual a cero. Es decir, la suma de las caídas de voltaje en un lazo cerrado es igual a la suma de los voltajes aplicados en ese lazo. Es importante tener en cuenta que el análisis teórico de un circuito asume que los componentes son ideales y no considera factores como la resistencia interna de las fuentes de voltaje, la capacitancia o inductancia parasitarias, entre otros. En la práctica, pueden existir factores adicionales que afecten los resultados y que deben tenerse en cuenta en un análisis más detallado. HALLAMOS TEÓRICAMENTE LAS CORRIENTES Y VOLTAJES EN LOS CIRCUITOS: R1 R3 0 0 R2 R4 Al simplificarlo nos saldría pág. 22 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica 0 OJO: Las resistencias que visualizamos 0 Requivalente : son en ohmios(Ω) CUANDO ES EN RA = R3 + R4 SERIE RA = 17820Ω + 1980Ω RA = 19800Ω RB = RB = 0 0 𝑹𝟐 (𝑹𝑨) 𝑹𝟐 +𝑹𝑨 𝟏𝟕𝟔𝟔𝟎 (𝟏𝟗𝟖𝟎𝟎) 𝟏𝟕𝟔𝟔𝟎 + 𝟏𝟗𝟖𝟎𝟎 RB = 9334.44Ω CUANDO ES EN PARALELO RC = R1 + RC RC = 2650 + 9334.44 .44 4 RC = 11984.44 pág. 23 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica 9.9V 4.44 𝐕 UTILIZAMOS LA FORMULA: 𝑰= 𝐈=𝐑 𝟗.𝟗𝟎𝑽 𝟏𝟏𝟗𝟖𝟒.𝟒𝟒Ω I = 8.260711 x 10-4A I = 0.82 mA 2173 V 9894.51 V IRC = 4.44 𝟗.𝟗𝟎 𝑽 𝟐𝟔𝟓𝟎Ω IRC = 0.37 mA VRC = IR1 x RR1 VRC = 0.82 mA x 2650Ω VRC = 2173 V VRB = IRB x RRB VRB = 1.06 mA x 9334.44Ω VRB = 9894.51 V IRB = 𝟗.𝟗𝟎 𝐕 𝟗𝟑𝟑𝟒.𝟒𝟒Ω IRB = 1.06 mA pág. 24 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica IRA = 𝟗.𝟗𝟎 𝑽 𝟏𝟗𝟖𝟎𝟎Ω IRA = 5 mA 0 VRA = IRA x RRA VRA = 0.5 mA x 19800Ω VRA = 9900 V IR2 = 𝟗.𝟗𝟎 𝐕 𝟗𝟑𝟑𝟒.𝟒𝟒Ω IR2 = 1.06 mA VR2 = IR2 x RR2 VR2 = 0.56 mA x 17660Ω VR2 = 9889.6 V IR3 = 𝟗.𝟗𝟎 𝐕 𝟏𝟕𝟖𝟐𝟎Ω IR3 = 5.55 mA VR3 = IR3 x RR3 VR3 = 5.55 mA x 17320Ω VR3 = 96126 V IR4 = 𝟗.𝟗𝟎 𝐕 𝟏𝟗𝟖𝟎Ω IR4 = 0.5 mA VR4 = IR4 x RR4 VR4 = 0.5 mA x 1980Ω VR4 = 990 V pág. 25 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - ¿CÓMO SE MIDE DE MANERA EXPERIMENTAL LAS CORRIENTES EN UN CIRCUITO? Para medir las corrientes en un circuito de manera experimental, se utilizan instrumentos de medición como el amperímetro, que está diseñado específicamente para medir corrientes eléctricas. a. AMPERÍMETRO: El amperímetro es un instrumento de medición diseñado específicamente para medir corrientes eléctricas. Se conecta en serie en el circuito, interrumpiendo el flujo de corriente. Al medir la caída de voltaje a través del amperímetro, se puede determinar la corriente que fluye por el circuito. b. PINZA AMPERIMÉTRICA: También conocida como pinza de corriente o amperímetro de gancho, este dispositivo se coloca alrededor del conductor que transporta la corriente sin necesidad de interrumpir el circuito. Utiliza el principio de inducción electromagnética para medir la corriente en el conductor. Resistencia conocida: Se puede emplear una resistencia conocida en serie con el circuito y medir la caída de voltaje a través de dicha resistencia utilizando un voltímetro. Conociendo el valor de la resistencia y midiendo la caída de voltaje, es posible calcular la corriente aplicando la Ley de Ohm (I = V/R). c. MÉTODO DE VOLTAJE Y RESISTENCIA: Este método se basa en la medición del voltaje a través de una resistencia conocida en serie con el circuito. Se utiliza un voltímetro para medir la caída de voltaje a través de la resistencia y, conocido el valor de la resistencia, se aplica la Ley de Ohm para calcular la corriente. pág. 26 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - ¿CÓMO SE MIDE DE MANERA EXPERIMENTAL LOS VOLTAJES EN UN CIRCUITO? Para medir los voltajes en un circuito de manera experimental, puedes utilizar los siguientes métodos: 1. VOLTÍMETRO: El voltímetro es un instrumento de medición diseñado específicamente para medir voltajes eléctricos. Se conecta en paralelo al componente o puntos del circuito donde se desea medir el voltaje. El voltímetro tiene una alta resistencia interna, lo que evita que tome corriente significativa del circuito y afecte la medición. Al colocar los terminales del voltímetro en los puntos deseados, se puede obtener la lectura del voltaje. 2. OSCILOSCOPIO: El osciloscopio es un instrumento de medición que muestra gráficamente las señales eléctricas en función del tiempo. Puede medir voltajes de forma precisa y también analizar la forma de onda de la señal. Se conecta en paralelo al componente o puntos del circuito para medir el voltaje. Al visualizar la señal en la pantalla del osciloscopio, es posible determinar el valor del voltaje. 3. RESISTENCIA CONOCIDA: Al igual que en la medición de corrientes, se puede utilizar una resistencia conocida en serie con el circuito para medir el voltaje. Se mide la caída de voltaje a través de la resistencia utilizando un voltímetro. Conociendo el valor de la resistencia y midiendo la caída de voltaje, se puede calcular el voltaje aplicando la Ley de Ohm (V = I × R). pág. 27 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - ¿CÓMO SE MIDE DE MANERA EXPERIMENTAL LAS RESISTENCIAS EN UN CIRCUITO? Con el voltímetro se medirá la diferencia de potencial que aporta la fuente al circuito: De esta forma se puede conocer el valor de la resistencia sin más que aplicar la ley de Ohm: R=V/I. Recuerda seguir las medidas de seguridad adecuadas al trabajar con circuitos eléctricos y manipular resistencias. Además, ten en cuenta que los métodos mencionados pueden variar en precisión y aplicabilidad según el tipo de resistencia y el rango de valores que se desee medir. - ¿SON DIFERENTES LOS DATOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE EN COMPARACIÓN CON LOS OBTENIDOS EN UN ENSAYO EXPERIMENTAL? No, ya que la diferencia clave entre ambos términos radica en el alcance de los datos. Los datos obtenidos experimentalmente son específicos de un experimento individual, mientras que los datos obtenidos en un ensayo experimental se refieren a los resultados recopilados a lo largo de una serie de experimentos relacionados. - ¿SE CUMPLEN LAS LEYES DE KIRCHHOFF DE LAS MALLAS Y LOS NODOS? Si, ya que se establece que la suma algebraica de las corrientes que ingresan y salen de los nodos en un circuito debe ser igual a cero. En otras palabras, la corriente que entra en un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de ese nodo. - ¿AL CALCULAR DE MANERA TEÓRICA LAS RESISTENCIAS EQUIVALENTES, VARÍAN CON RESPECTO AL VALOR OBTENIDO EXPERIMENTALMENTE? Al calcular de manera teórica las resistencias equivalentes de un circuito, es posible que existan diferencias con respecto al valor obtenido experimentalmente. estas diferencias pueden ser causadas por diversas razones: pág. 28 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - Las resistencias tienen una tolerancia asociada que indica el rango de variación permitido en su valor nominal. Por ejemplo, una resistencia con una tolerancia del 5% puede tener un valor real que varíe hasta un 5% más o menos con respecto al valor nominal. Estas variaciones de tolerancia se suman al calcular la resistencia equivalente de un circuito y pueden generar diferencias con los valores experimentales. - En los experimentos, siempre existe la posibilidad de errores de medición. Estos errores pueden deberse a la precisión limitada de los instrumentos de medición, condiciones ambientales, interferencias electromagnéticas u otros factores. Los errores de medición pueden afectar los valores obtenidos experimentalmente y generar diferencias con los valores teóricos. - Al igual que Los modelos teóricos utilizados para calcular las resistencias equivalentes de un circuito suelen ser aproximaciones simplificadas de la realidad. Estas aproximaciones pueden introducir pequeñas diferencias con los valores experimentales, especialmente en circuitos complejos o en situaciones donde las condiciones no se ajustan exactamente a los supuestos del modelo teórico. Por lo tanto, teóricamente sería un 50/50, ya que el valor de las resistencias calculadas pueden variar tanto que se aproximan al valor experimental o pueden ser afectadas por los errores de medición. IX. PRECAUCIONES ➢ No conecte el multitester directamente a la fuente. ➢ No conecte el amperímetro o multitester en paralelo con el elemento a caracterizar. ➢ Conocer y aprender a manejar correctamente los elementos de un circuito sencillo. ➢ Familiarizarse con el montaje de circuitos eléctricos. ➢ No quemar el multitester (sean cautelosos). ➢ Escuchar lo que dice el docente o experto en el tema para así evitar un lindado aprendizaje. pág. 29 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica X. i. CONCLUSIONES La resistencia es una propiedad fundamental de un elemento o componente en un circuito eléctrico. Su valor se puede calcular mediante la ley de Ohm (R = V/I), donde R es la resistencia, V es el voltaje aplicado y I es la corriente que fluye a través del elemento. Al medir la resistencia experimentalmente y compararla con el valor teórico, se puede evaluar la precisión de los componentes utilizados y la calidad de las conexiones. ii. La corriente experimental se determina midiendo la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un punto en el circuito durante un período de tiempo determinado. Se puede calcular mediante la ley de corriente de Kirchhoff, que establece que la suma de las corrientes que ingresan y salen de un nodo en un circuito cerrado es igual a cero. Comparar la corriente experimental con la teórica permite evaluar la exactitud de las mediciones y la validez de las leyes y suposiciones utilizadas en el análisis del circuito iii. El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito y se mide en voltios. En el laboratorio, el voltaje se puede medir utilizando un voltímetro. Comparar el voltaje experimental con el voltaje teórico permite verificar la precisión de las mediciones y la validez de las ecuaciones y leyes utilizadas para describir el comportamiento del circuito iv. Al comparar los valores experimentales con los teóricos, es posible identificar y analizar las fuentes de error en las mediciones. Estos errores pueden deberse a imprecisiones en los instrumentos de medición, resistencias internas de los componentes, errores humanos o problemas en las conexiones. Identificar y comprender estas fuentes de error es esencial para mejorar la precisión de las mediciones y realizar ajustes necesarios en el diseño o montaje del circuito. pág. 30 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica XI. BIBLIOGRAFÍA ❖ Ee320 Circuitos Eléctricos I. (s/f). Scribd. Recuperado el 11 de junio de 2023, de https://es.scribd.com/document/495417257/EE320-CIRCUITOS-ELECTRICOS-I ❖ De, F., Eléctrica, I., & Electrónica, Y. (s/f). UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO. Edu.pe. 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Recuperado el 11 de junio de 2023, de http://media.espora.org/mgoblin_media/media_entries/1455/Principios_de_circuitos_elect ricos.pdf pág. 31 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica XII. ANEXOS TIPOS DE RESISTENCIAS Resistencia en América America Resistencia en Europa - RESITENCIAS FIJAS Son las que presentan un valor que no podemos modificar. - RESITENCIAS VARIABLES Son las que presentan un valor que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante. pág. 32 Facultad de Ingeniería Departamento Mecánica y Eléctrica - RESISTENCIAS ESPECIALES Son las que varían su valor en función de la estimulación que reciben de un factor externo (luz, temperatura...). pág. 33
