FÍSICA ELECTRÓNICA

LABORATORIOS

PRACTICA NO. 1: NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD PRACTICA NO. 2: CIRCUITOS ELECTRONICOS

PRACTICA NO. 3: LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS PRACTICA NO. 4: COMPONENTES ELECTRONICOS

PRACTICA NO. 5: ELECTRONICA DIGITAL

ESTUDIANTES

LEONARDO HENAO JOSE FRANQUELLER GARCIA M

JORGE ALEXANDER VALENCIA CC 94.447.214 DIEGO CELIS

HEYDER DAVID ERASO LUNA CC 1.088.247.254, CODIGO DE CURSO 100414_103

TUTOR VIRTUAL:

FREDDY REYNALDO TELLEZ ACUÑA

TUTOR DE PRÁCTICA:

JOAN SEBASTIAN BUSTOS joan.bustos@unad.edu.co

PEREIRA, 24 DE MARZO DE 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

Contenido

FÍSICA ELECTRÓNICA 1

INTRODUCCIÓN 3

OBJETIVOS 4

GENERAL 4

ESPECÍFICOS 4

PRACTICA NO. 1 NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD 5

PRACTICA NO. 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS 9

PRACTICA NO. 3 LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS 12

PRACTICA NO. 4 COMPONENTES ELECTRÓNICOS 17

PRÁCTICA 5 ELECTRÓNICA DIGITAL 23

CONCLUSIONES 34

BIBLIOGRAFÍA 35

INTRODUCCIÓN

Mediante el siguiente trabajo realizamos la apropiación textual y documentamos

las prácticas realizadas del curso de Física Electrónica. Se establecen los

conceptos, electricidad y electrónica realizando cada una de las cinco prácticas de

laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.

OBJETIVOS

GENERAL

Identificar las magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso,

por medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos.

comprender el funcionamiento de los dispositivos electrónicos, sus limitaciones y

aplicabilidad, procurandose desarrollar nuestra capacidad de análisis,

diferenciando nuestras funciones de las de un técnico. Además obtener las bases

para poder incursionar en la investigación científico- tecnológica, para insertarnos

en un mundo en continuo cambio en el desarrollo tecnológico y poder aplicar

nuestros conocimientos al diseño, operación o construcción de nuevos sistemas

de comunicación, control o computación o adaptarlos a cualquier demanda

ESPECÍFICOS

Reconocer los principales equipos del laboratorio e identificar las magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos.

Conocer el funcionamiento y aplicación del componente más utilizado dentro de los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o resistor. También se empleará el código de colores para la identificación de su valor óhmico.

Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y

Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de Kirchhoff en los circuitos en estudio.

Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.

Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el

campo de los circuitos combinacionales. También se pretende identificar al Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital.

PRACTICA NO. 1 NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD

1. Identifique los dispositivos electrónicos y el equipo de laboratorio que usará en

la práctica. Realice una gráfica de las conexiones internas del protoboard y del

multímetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes y las

escalas de medición.

PROTOBOARD Y SUS CONEXIONES INTERNAS

Led

Magnitudes: Amperios,

voltios y ohmios.

Las medidas pueden

realizarse para

corriente continua o

alterna.

Sus escalas son 0,1:

1; 20; y 200.

MULTÍMETRO

Fuente de alimentación

Cables de conexión

2. Medición de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentación y mida su

voltaje DC de salida con el multímetro. Solicite al tutor la información relacionada

con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de

medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento).

GRAFICO: Realizando la medición de una pila dedo obtenemos un resultado de

1,65 voltios.

3. Medición de la resistencia eléctrica. Solicite al tutor el valor teórico de la

resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el

multímetro. Si requiere información sobre la escala adecuada, la ubicación de los

terminales de medición y la forma de medir la resistencia eléctrica (la resistencia

eléctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en consultar a su tutor.

RESISTENCIAS

Marrón: 1; Rojo: 2; Negro; 0; Dorado: 5%

= 100 * 5% (105 – 95)

GRAFICO: La resistencia de 100 ohmios, al medirla como resultado obtenemos

98,1 ohmios.

4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el protoboard.

5. Mida el voltaje DC en cada elemento:

Salida = 5 voltios Posterior al paso por las resistencias =4.6 VDC

PRACTICA NO. 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará

en esta práctica: Resistencia de 120 Ω, y 100 Ω; Potenciómetro de 10KΩ; 1 Diodo

Led; Fuente de alimentación; Protoboard; Multímetro; Cables de coexión.

2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.

3. Mida con el multímetro el valor de cada resistencia y verifique que se encuentre

dentro de los límites de tolerancia.

4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el protoboard un arreglo

de 3 resistencias en serie. Calcule el valor de la resistencia equivalente y tome el

dato experimental con el multímetro.

GRAFICO

5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el protoboard un

arreglo de 3 resistencias en paralelo. Calcule el valor de la resistencia equivalente

y tome el dato experimental con el multímetro.

GRAFICO

6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIÓMETRO. Identifique los terminales del

potenciómetro y mida los valores de resistencia entre ellos.

GRAFICO

Terminal derecho: 222Ω Terminal central: 5,22Ω Terminal izquierdo: 6,99Ω

7. Construya el siguiente circuito. Varíe el cursor del potenciómetro y observe el

efecto sobre el circuito. Explique lo sucedido.

GRAFICO: A medida que se gira el cabezote del potenciómetro se reduce o

amplia la resistencia, esto de acuerdo el lado al cual se gire, aumentando hacia el

lado derecho y disminuyendo hacia el lado izquierdo.

PRACTICA NO. 3 LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará

en esta práctica.

2. CIRCUITO SERIE. Realice en el protoboard el montaje de un circuito serie,

conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse

en 5 voltios DC.

GRAFICO

3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se cumple la

Ley de voltajes de Kirchhoff? Mida ahora la corriente del circuito.

R1220Ω = 0.68V

R21000Ω = 3.09V

R3390Ω = 1.21V

Suma de las Resistencias = 4.98V

Si se cumple la segunda ley de Kirchooff, ley de voltajes

4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada una de

las resistencias. Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia.

Ir = 5V / 1410Ω = 0.0035 A

V1 = I * R = 0.0035 A * 220Ω = 0.77V

V2 = I * R = 0.0035 A * 390Ω = 1.365V

V3 = I * R = 0.0035 A * 1000Ω= 3.5V

La suma de voltajes es 5.6355V

5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el protoboard el montaje de un circuito

paralelo, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual

deberá fijarse en 5 voltios DC.

GRAFICO

6. Mida la corriente en cada una de las cuatro ramas del circuito. Se cumple la Ley

de corrientes de Kirchhoff ? Mida ahora el voltaje en los terminales de cada

elemento.

It = I220 + I1000 + I390 = 0.022A + 0.004A + 0.012A = 0.038ª

Ahora

0.040A = 0.040ª

Según lo anterior si se cumple la segunda ley de kirchooff, ley de corrientes

7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del

voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos en la

experiencia.

Circuito en Paralelo

V220Ω = 4.96V

V1000Ω = 4.96V

V390Ω = 4.96V

Voltaje Total = 4.97V

Rt = 1 / 220Ω + 1 / 1000Ω + 1 / 390Ω = 1950Ω + 429 Ω + 1095Ω / 429000Ω =

3494 / 429000Ω = 429000Ω / 3474 = 123.49Ω

Resistencia Total = 123.49Ω

Resistencia Total en multímetro = 122Ω

It = V / R = 4.97V / 123.49Ω = 0.040A

I220 = V / R = 4.96 V / 220Ω = 0.022A

I1000 = V / R = 4.96 V / 1000Ω = 0.004A

I390 = V / R = 4.96 V / 390Ω = 0.012A

8. Una vez terminado el laboratorio, se debe realizar y entregar el correspondiente

Informe, según el formato definido

PRACTICA NO. 4 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que

utilizará en esta práctica.

2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR. Construya el

siguiente circuito.

GRAFICO

3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos

después de algún tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo

sucedido.

R/ Con el condensador de 1000 uf el led se apaga lentamente durante 14

segundos al cortar el flujo de corriente, mientras que con el condensador de 47 uf

se apaga inmediatamente

4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente

circuito.

GRAFICO

5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma

que quede en polarización directa. Qué sucede? Explique lo sucedido.

R/ Con el diodo en polarización directa el led prendió, así que el flujo de corriente

es normal.

6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa. Qué

sucede ? Explique lo sucedido.

R/ Ahora con el diodo en polarización inversa el led no prende ya que el diodo

impide el paso de los electrones al estar primero su lado negativo.

7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito.

GRAFICO

8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y de salida ( I colector ) en

función del brillo en los LEDs. El transistor está amplificando la corriente de

entrada ?

R/ La corriente de entrada I base es igual 0.04ª y de salida y colector 6.73A

El transistor si amplifica la corriente de entrada

9. Calcule la gana = Ic / Ib

R/ β = Ic / Ib = 6.73 / 0.04 = 168.25 A

10. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el

correspondiente Informe de Laboratorio.

PRÁCTICA 5 ELECTRÓNICA DIGITAL

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará

en esta práctica.

2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades de las compuertas lógicas:

a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas, traen

generalmente 4 compuertas en la disposición que muestra la figura

GRAFICO

b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que

deben conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.

c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar

un LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. ( recuerde que un

“1” lógico está entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )

3. Elabore las siguientes tablas de verdad para las compuertas LS7408 y

LS7486. )

LS7408

ENTRADAS Estado salida Voltaje salida

A B X Vx

0 0

0 1

1 0

1 1

LS7486

ENTRADAS Estado salida Voltaje salida

A B X Vx

0 0

0 1

1 0

1 1

4. Identifique las compuertas empleadas ( si es una OR, o una AND, etc. ) y

su respectiva configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de

componentes o consultando en Internet la referencia.

5. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS. Construya el siguiente circuito

lógico, el cual corresponde a un semisumador. ( sumador de 2 bits )

6. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad ( ver Marco Teórico de la

presente guía )

7. REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTAS NOR. Se puede construir un FF con

2 compuertas NOR en la configuración presentada. En este FF sus entradas S (

set ) y R ( reset ) están normalmente en estado bajo.

Por favor revise la configuración de la compuerta NOR LS7402 antes de realizar el

montaje, ya que difiere de las estudiadas anteriormente. Se anexa a continuación

Compuerta NOR

8. Compruebe el funcionamiento y la tabla de verdad del FF básico construido con

compuertas NOR. Cómo se almacena un “ 1 ” en el FF ? Cómo se almacena un “

0 ” en el FF ?

9. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el

correspondiente Informe de Laboratorio.

Para la elaboración de esta práctica se realizó con una batería de celular con

corriente directa de 3.5 voltios. Para poder determinar la compuesta lógica del

integrado se buscó el diagrama que nos permite identificar las entras y las salidas,

como también

la

alimentación del integrado.

HD74LS86P OR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.13

0 1 1 2.56

1 0 1 2.56

1 1 1 2.56

HD742502P NOR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 1 2.05

0 1 0 0.18

1 0 0 0.18

1 1 0 2.05

L57486 XOR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.18

0 1 1 2.05

1 0 1 2.05

1 1 0 0.18

Este integrado nos presenta que el XOR hace que las entradas y las salidas eran

diferentes a las anteriores.

HD74LS08P AND PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.18

0 1 1 0.18

1 0 1 0.18

1 1 0 2.03

CONCLUSIONES

comprobar por medio de las mediciones realizadas en el protoboard que las resistencias en serie se suman para obtener la resistencia total de un circuito o de una parte del mismo.

comprobaR que la tensión total entregada por la fuente se va convirtiendo en otro tipo de energía (calórica suponemos) a medida que pasa por las resistencias y va decreciendo hasta perder todo su valor al llegar al otro extremo del circuito.

BIBLIOGRAFÍA

MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” – UNAD.

GUSSOW, Milton. “Fundamentos de Electricidad”. Editorial Mc Graw Hill.SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. y YOUNG, H.D. “Física Universitaria” (6ª edición). Addison-Wesley. 1988.

SERWAY,R.A. y JEWETT, J.W.“Física”(3ªedición,2volúmenes

).EditorialThomson-Paraninfo. Madrid, 2003.

TIPLER, P. A. “Física” (2 volúmenes).Editorial Reverté ( Barcelona ). 1999.TOCCI, Ronald. “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones” ( 6ª edición ).Editorial Prentice-Hall. México, 1996.