78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff

7/31/2019 78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff

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Universidad de Nario - Extensin Ipiales

Practica de Electromagnetismo

Informe Nro.

3

Tema: Leyes De Kirchhoff

Profesor: Andrs Calvache Integrantes:

Burgos, Juan Manuel 29153225 Fuelagan Mauricio Chamorro Cabrera, Dany 29153225 Fuertes Juan Carlos

Turno de Practica: Sbado 10 : 30 am - 3 pm Carrera: Ingeniera Civil E-mail: [email protected], [email protected],

Semestre B de 2010
mailto:[email protected]:[email protected]


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INTRODUCCION

Con el siguiente informe logramos poner en prctica lo relacionadocon las leyes de Kirchhoff analizando circuitos con resistores enparalelo y serie planteado por cada grupo de trabajo o mesa, con el

cual realizamos los anlisis a cada uno de estos obteniendo, losvalores tericos y experimentales.

OBJETIVO GENERAL

Comprobar y analizar experimentalmente las leyes de Kirchhoff encircuitos resistivos.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Hallar una relacin entre la suma de voltajes en elementospasivos en serie y el voltaje de los elementos activos delcircuito.

Efectuar el montaje de los circuitos y verificar sufuncionamiento de acuerdo a lo planeado.

Probar experimentalmente que el valor nominal (terico) suelevariar con respecto al valor real (medido con el multmetro).

Ilustrar correctamente el diseo de un circuito y con base a estehacer el montaje.


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INSTRUMENTOS UTILIZADOS

Resistencias (1 K, 2.2 K, 3.3 K, 4.7 K y de 330, 470,

820 ): Es un material formado por carbn y otros elementosresistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone alpaso de la corriente. La corriente mxima en un resistor vienecondicionado por la mxima potencia que puede disipar sucuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partirdel dimetro sin que sea necesaria otra indicacin. Los valoresms corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

Protoboard: Es una placa de uso genrico reutilizable osemipermanente, usado para construir prototipos de circuitoselectrnicos con o sin soldadura. Normalmente se utilizan para larealizacin de pruebas experimentales. Adems de los protoboardplsticos, libres de soldadura, tambin existen en el mercado otrosmodelos de placas de prueba.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatio


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Fuente de voltaje: Una fuente de voltaje variable con el LM317T esuna fuente de voltaje ideal para personas que necesitan una salidade voltaje variable (1.5 V a 15.0 Voltios) con capacidad de entregade corriente continua de hasta de 1.5 Amperios.

Multmetro: Un multmetro, tambin denominado polmetro,tester o multitester, es un instrumento de medicin que ofrecela posibilidad de medir distintos parmetros elctricos ymagnitudes en el mismo dispositivo. Las funciones mscomunes son las de voltmetro, ampermetro y hmetro.

Cable: Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) oconjunto de ellos generalmente recubierto de un materialaislante o protector. Los cables cuyo propsito es conducirelectricidad, se fabrican generalmente de cobre, debido a laexcelente conductividad de este material, o de aluminio queaunque posee menor conductividad es ms econmico.
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio


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Interruptor: dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el

curso de una corriente elctrica. En el mundo moderno lasaplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptorque apaga o enciente un bombillo, hasta un complicadoselector de transferencia automtico de mltiples capascontrolado por computadora. Su expresin ms sencilla consisteen dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Loscontactos, normalmente separados, se unen para permitir quela corriente circule. El actuante es la parte mvil que en una desus posiciones hace presin sobre los contactos paramantenerlos unidos.

Potencimetro: Resistor cuyo valor de resistencia es variable.

De esta manera, indirectamente, se puede controlar laintensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta

en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie

para esta prctica usamos un potencimetros rotatorios que se

controla girando su eje. Son los ms habituales pues son de

larga duracin y ocupan poco espacio, el usuario acciona sobre

ellos para variar los parmetros normales de funcionamiento.

Por ejemplo, el volumen de una radio.


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PROCEDIMIENTO

En primer lugar se identifico la magnitud real y nominal de cada unade las resistencias, teniendo los valores que se ilustran en la siguientetabla para el valor nominal:

Tabla 1.VALORES NOMINALES DE UNA RESISTENCIA

COLOR1ra

BANDA2da

BANDAMULTIPLICAD

ORNegro 0 0 100

Caf 1 1 101

Rojo 2 2 102

Naranja 3 3 103

Amarillo 4 4 104

Verde 5 5 105

Azul 6 6 106

Violeta 7 7 107

Gris 8 8 108

Blanco 9 9 109

Dorado Tolerancia del 5%Platead

o Tolerancia del 10%

Tabla No 2. Valores Reales de Cada Resistencia

VALORES NOMINALES Y REALES DE UNA

RESISTENCIA

COLORVr

NOMINALVr

REAL

Rojo Rojo Rojo 2,2 k2,16k

Rojo Rojo Rojo 2,2 k2,17k

Amarillo Violeta Rojo 4.7 k4.63k

Amarillo Violeta Caf 470 467

Caf Negro Rojo 1 k 984 Caf Negro Rojo 1 k 978


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Naranja Naranja Caf 330 318 Gris Rojo Caf 820 k 833

Naranja Naranja Rojo 3.3 k3.27k

Figura 1.

Para calcular la corriente (I) se la calcula con la siguiente frmula:

Y para el voltaje en cada resistencia con la formula:

Primera parte (15v y 5%)

mAI 349.1=

Segunda parte (15v y 20%)

mAI 559.1=

Se clculo mediante la ley de voltajes de Kirchhoff, los valores

nominales de corriente (I), voltaje (v), posteriormente se leyeron esos

valores con ayuda del multmetro para consignarlos en la Tabla No 1.

Segundo circuito

Se armo el segundo circuito esquematizado de la siguiente manera:

Figura 2.


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Para el anlisis de este circuito es necesario encontrar primero las

sumas de las resistencias que estn en paralelo de la siguiente

manera:

(R2+R3)

32

3*2

RR

RRRx

+=

=+

= 76.298470820

470*820Rx

(R5+R6+R7)

65

6*5

RR

RRRy

+=

=+

= kRy 776.02.22.1

2.2*2.1

=+

= kRRy

RRyRz 63.0

7

7*

Por lo tanto:

mAI 273.2=

Con estos datos ya podemos hacer el anlisis de este circuito para

posteriormente medir los valores con el multimetro y completar la

tabla 1.

Los valores encontrados en los puntos 3, 4, 5, 6.3, 6.4, 6.5, 7, 9 y 10se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 1


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PuntoAjuste

Pot RacVfuente

(v) I fuente V1 V2 V3 V4 V5 Suma V

2

5% 15

------------- 0,440,63

4 1,112,8

1 ------------- 14,984

4 ------------- 0,46 0,66 1,13

12,7

1 ------------- 14,960

51,349mA -------------

6,2

20% 15

-------------0,51

40,73

21,27

812,474 ------------- 14.998

6,4 -------------0,53

00,76

01,31

012,360 ------------- 14,960

6,51,559mA -------------

7

15

-------------0,71

10,66

42,15

61,35

5 10,133 14,999

9 ------------- -------------0,71

00,64

02,14

0 1.39 10,020 14,900

10 -------------2.273mA

Cuestionario

1. El porcentaje de variacin en cada voltaje se muestra en la siguientetabla:

Tabla 2.

Voltaje Nominal RealError%

V1 0,44 0,46 4,55

V2 0,634 0,66 4,10

V3 1,1 1,13 2,73V4 12,81 12,71 0,78

2. La diferencia puede darse por la variacin entre el valor real y el nominalde la resistencia, tambin podra darse debido a un error en la calibracin

del potencimetro

3. EL porcentaje de variacin se registran en la siguiente tabla:

Voltaje Nominal Real Error %

V1 0,711 0,710 0,14V2 0,664 0,640 3,61


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V3 2,156 2,140 0,74

V4 1,355 1,390 2,58

V5 10,133 10,020 1,12

4. al hacer el cambio del ajuste del potencimetro se produjeron cambiosen los voltajes debido a que el potencimetro se comporta como una

resistencia, si la resistencia en este disminuye el voltaje en las dems

resistencias del circuito aumentan su valor o viceversa.

5. Para que los valores de los voltajes en teora sean los mismos que losobtenidos en los laboratorios debe darse que los valores nominales de las

resistencias sean iguales a los reales es decir no presenten variacin,

adems el voltaje generado por la fuente debe ser bien calibrado.

CONCLUSIONES

Se comprueban las leyes de kirchhorff y

Esta prctica nos deja ms conocimiento, acerca de las leyes de kirchhorff

Nos hemos relacionado con dos nuevos elementos como lo son el potencimetro

y el interruptor que mediante esta practica nos ha ayudado a aumentar nuestros

conocimientos acerca de los circuitos.

Con relacin a los equipos de medicin sabemos que los elementos y equipos en

la extensin de Ipiales no estn en buen estado, pero hemos buscado la forma de

realizar la practica en la sede central ya que como lo cual podra hacer una

pequea colaboracin entre los estudiante para poder comprar equipos demedicin ms precisos(digitales). Los cuales facilitaran las mediciones.

De este laboratorio logramos corroborar que en un circuitoconectado o configurado en serie la corriente se mantiene mientrasque el voltaje se ve afectado, disminuye, por las resistenciasencontradas en dicho circuito, esta disminucin depende de lamagnitud de las resistencias, es decir, a mayor resistencia mayorvoltaje absorbido pues estas actan como un elemento que absorbevoltaje de la fuente.

Se comprob correctamente que las formulas son adecuadas ygracias a esto los valores encontrados estn muy cercanas a lostericos.

Hemos reforzado como medir corriente en un circuito, lo que se haceen forma paralela, es decir, se corta el circuito y se mide con elmultimetro los polos expuestos empezando con una escala de 10amperios y bajndola segn la lectura para no quemar el instrumentode medicin.

Se pudo comprobar que si hay un adecuado montaje se obtienenerrores pequeos, adems que hay que ser muy preciso al colocar el


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valor de la fuente del voltaje porque de esto depende la variacin enlos otros valores medidos.

A pesar de que hay un error del 2.702% podemos decir que losprocedimientos en el laboratorio se siguieron correctamente,

puesto que la mayora de los errores no son significativos y lasformulas de la ley de Ohm, ley de kirchhorff y condiciones delos circuitos en serie se aplicaron correctamente.

Es importante saber distinguir entre los valores nominales y losvalores reales tanto de las resistencias como la de los voltajes qse generan por la fuente de corriente, esto con el fin de calcularcorrectamente los datos adems de poder corroborar los datosexperimentales.

ACTIVIDAD NUMERO DOS

OBJETIVO GENERAL

Analizar y comprobar experimentalmente el concepto de corriente,voltaje, potencia.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar las unidades de corriente, voltaje, potencia que semiden en el multimetro.

Comprobar experimentalmente la distribucin del voltaje ycorriente en un circuito en serie y en paralelo.

Analizar el comportamiento de los resistores con respecto a lavariacin de voltaje.

Probar experimentalmente que el valor nominal (medido con elmultimetro) no es el mismo que el valor real (terico).

Ilustrar correctamente el diseo de un circuito y con base a estehacer el montaje.

Verificar el cumplimiento de la ley de corriente de Kirchhoff.

Hallar una relacin entre las corrientes incidentes en un nodo

de una red o circuito elctrico. Efectuar el montaje de los circuitos y verificar su

funcionamiento de acuerdo a lo planteado.

Manejar correctamente elementos como el potencimetro(resistor variable) y el interruptor.


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INSTRUMENTOS UTILIZADOS

Resistencias (1, 2.2, 10 K):

La resistencia elctrica de un objeto es una medida de suoposicin al paso de una corriente. Descubierta por GeorgeOhm en 1827, la resistencia elctrica tiene un parecidoconceptual a la friccin en la fsica mecnica. La unidad de laresistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio(). Para su medicin en la prctica existen diversos mtodos,entre los que se encuentra el uso de un ohmmetro.


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DESCRIPCIN DE LA EXPERIENCIA

En primer lugar se identifico la magnitud real y nominal de cada una

de las resistencias, teniendo los valores que se ilustran en la siguientetabla para el valor nominal:

Tabla 1.

Con respecto a los valores anteriores, se comparo con la tabla y conlos valores medidos con el multimetro, el error relativo porcentualdado por la siguiente frmula:

Todos estos datos se consignan en la siguiente tabla:

Tabla 2.

Color de bandasde la resistencia

Valorreal

Valornominal

R1 Marrn-negro-marrn-dorado

99.2 100 0.8

R2 Rojo-rojo-marrn-dorado

220 220 0.0

R3 Marrn -rojo-marrn-dorado

120 120.5 0.4

R4 Violeta-verde-marrn-dorado

750 804 7.2

R5 Naranja-naranja-

marrn-dorado

330 333 0.9

R6 Verde-azul-marrn- 560 549 1.9


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dorado 6R7 Amarillo-violeta-

marrn-dorado470 469 0.2

Como no hay resistencia disponible de 110 se utiliza el

potencimetro (resistencia variable) ajustada al valor de la resistenciaque falta (110 ).

Con las anteriores resistencias se realiza el diseo, el clculo y el

montaje de dos circuitos.


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Primer circuito

Se tiene el diseo determinado de la siguiente manera:

Figura 1.

Se utiliza la ley de corrientes de Kirchhoff para encontrar el valornominal de los voltajes y corrientes en cada uno de los resistores dela siguiente manera:

Aplicando la suma de resistencias en paralelo se tiene:

R2+R5

R4+R7

R4+R7+R6

Se clculo mediante las formulas de ley de kirchhoff los valores

nominales de corriente (I) correspondiente al circuito; voltaje (v), y

potencia (P); para cada uno de los resistores. El calculo se desarrollo

de la siguiente manera:


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Posteriormente se leyeron esos valores con ayuda del multimetro

para consignarlos en la siguiente tabla:

Tabla 3.

MagnitudValor nominal

(terico)

Valor real(medido con

elmultimetro)

R2+R5 132 129.3 2.05R4+R6+R7 190.59 182.6 4.19

I 30.66mA 31.1mA 1.443.066v 3.08v 0.464.0471v 4.10v 1.313.6792v 3.68v 0.02

5.8435v 6.01v 2.854.0471v 4.10v 1.315.8435v 6.01v 2.855.8435v 6.01v 2.853.3726v 3.20v 5.12

V2+v5 4.0471v 4.10v 1.31V4+v6+v7 5.8435v 6.01v 2.85

Potencimetro 10A 9.01A 9.99I1 30.66mA 31.1mA 1.44I2 18.4mA 18.7mA 1.63

I3 30.66mA 31.1mA 1.44I4 7.79mA 7.7mA 1.16I5 12.26mA 12.3mA 0.33I6 10.43mA 10.62mA 1.82I7 12.43mA 12.42mA 0.08I8 30.66mA 31.1mA 1.44


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Segundo circuito

Se tiene el diseo determinado de la siguiente manera:

Figura 2.

Se utiliza la ley de corrientes de Kirchhoff para encontrar el valornominal de los voltajes y corrientes en cada uno de los resistores dela siguiente manera:

Aplicando la suma de resistencias en paralelo se tiene:

R2+R3

R2+R3+R4

Se clculo mediante las formulas de ley de kirchhoff los valores

nominales de corriente (I) correspondiente al circuito; voltaje (v), y

potencia (P); para cada uno de los resistores. El clculo se desarrollo

de la siguiente manera:


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Posteriormente se leyeron esos valores con ayuda del multimetro

para consignarlos en la siguiente tabla:

Tabla 3.

MagnitudValor nominal

(terico)

Valor real(medido con

elmultimetro)

R1 100 99.2 0.80R2 220 220 0.00R3 110 Potencimetro ---------R4 330 333 0.91R5 120 120.5 0.42

R2+R3+R4 56.6 5.67I 71.43mA 73.2mA 2.48

7.1430v 7.19v 0.664.2858v 4.33v 1.034.2858v 4.33v 1.03

4.2858v 4.33v 1.038.5716v 8.59v 0.21

v2+v3+v4 4.2858v 4.33v 1.03Potencimetro 10A 9.01A 9.99

I1 71.43mA 71.43mA 0.00I2 19.47mA 19.4mA 0.36I3 38.93mA 40.3mA 3.52I4 12.98mA 12.61mA 2.85I5 71.43mA 73.2mA 2.48


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CUESTIONARIO

1. Compare los valores de corrientes obtenidos en el punto 2 con los

medidos en el punto 4, calcule el porcentaje de variacin de cada uno

as:

Los datos pedidos se presentan en la siguiente tabla:

Corrientescalculadas en el

punto 2

Corrientes medidasen el punto 4

30.66mA 31.1mA 1.4418.4mA 18.7mA 1.63

30.66mA 31.1mA 1.447.79mA 7.7mA 1.16

12.26mA 12.3mA 0.3310.43mA 10.62mA 1.8212.43mA 12.42mA 0.08

30.66mA 31.1mA 1.44

2. Cmo se explica la existencia de diferencias entre los valores

calculados y los medidos?

Rta/ los valores calculados estn hechos dentro de un diseo con

valores nominales (tericos) mientras que el montaje de dicho

circuito esta hacho con elementos que tienen valores reales

(diferentes para cada elemento que no siempre son los mismos

nominales, generalmente aproximados a estos). Los montajes en el

laboratorio estn afectados siempre por factores tales como latemperatura, las conducciones elctricas y magnticas, la humedad,

etc. que producen una variacin en las propiedades de los

componentes (resistencias, potencimetro, multimetro, etc.) del

circuito.

3. Compare los valores de voltaje obtenido en el punto 6 con los

medidos en el punto 8, calcule el porcentaje de variacin de cada

uno.


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Los datos pedidos se presentan en la siguiente tabla:

Magnitud Voltajesobtenidos

en el punto6

Voltajesmedidos en el

punto 8

I1 71.43mA 71.43mA 0.00I2 19.47mA 19.4mA 0.36I3 38.93mA 40.3mA 3.52I4 12.98mA 12.61mA 2.85I5 71.43mA 73.2mA 2.48

4. Cmo se relaciona la resistencia de los elementos conectados en

paralelo con la corriente que los atraviesa?

Rta/ en los circuitos en paralelo, la corriente es particular para cada

resistencia y por el contrario el voltaje es igual en todo el circuito. La

corriente es inversamente proporcional al valor de la resistencia; es

decir cuando el valor de la resistencia es grande el valor de la

corriente es pequeo y viceversa. Puesto que entre mayor oposicin

presente el elemento a la corriente le va a costar ms trabajo pasar

por ah.

5. Si la relacin entre los valores de los resistores conectados en

paralelo es 1:2:3, Cmo es la relacin matemtica de esta

correlacin?

Rta/teniendo en cuenta que la corriente es igual al voltaje dividido

entre la resistencia, se puede afirmar que a mayor resistencia menor

corriente. Si se quiere que la corriente en R3 sea el doble que la de

R2 y el triple que la R4, se tiene que hacer variar o mejor colocar las

resistencias de acuerdo a lo requerido, cumpliendo que la R3 sea la

menor de las resistencias, seguida de por R2 y por ltimo la mayor de

las resistencias ser R4.

CONCLUSIONES

De este laboratorio logramos corroborar que en un circuitoconectado o configurado en serie la corriente se mantiene mientrasque el voltaje se ve afectado, disminuye, por las resistenciasencontradas en dicho circuito, esta disminucin depende de la

magnitud de las resistencias, es decir, a mayor resistencia mayor


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voltaje absorbido pues estas actan como un elemento que absorbevoltaje de la fuente

Hemos reforzado como medir corriente en un circuito, lo que se haceen forma paralela, es decir, se corta el circuito y se mide con elmultimetro los polos expuestos empezando con una escala de 10amperes y bajndola segn la lectura para no quemar el instrumentode medicin.

A pesar de que hay un error del 2.702% podemos decir que losprocedimientos en el laboratorio se siguieron correctamente, puestoque la mayora de los errores no son significativos y las formulas de laley de Ohm, ley de kirchorff y condiciones de los circuitos en serie seaplicaron correctamente.

Es importante saber distinguir entre los valores nominales y losvalores reales tanto de las resistencias como la de los voltajes q segeneran por la fuente de corriente, esto con el fin de calcularcorrectamente los datos adems de poder corroborar los datosexperimentales.

El uso del potencimetro hace que los voltajes en algunasresistencias sea muy alto y por esto las resistencias se calientanmucho.

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