ELEMENTOS PASIVOS

ELECTRONICASMART-TECH

MAGNITUDES ELECTRICAS VRS ELEMENTOS PASIVOS

CONTENIDO:INTRODUCCIONOBJETIVOESTRUCTURA DEL TEXTO: EVALUACIONES ON-LINE.APORTACIONES PARA LA INTELIGENCIA EMOCINAL

1. NATURALEZA DE LA ELECTRONICA2. MAGNITUDES ELECTRICAS 3. INSTRUMENTOS DE MEDIDA (VOLTIMETRO) Y EQUIPO ELECTRONICO

(FUENTE DE VOLTAJE AC Y CC).4. RESISTORES ELECTRICOS5. LEY DE OHM6. CODIGO DE RESISTENCIAS Y OHMETRO7. CIRCUTOS CON RESISTORES ELECTRICOS Y AMPERIMETRO8. CAPACITORES9. RELE

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INTRODUCCION:

El mundo a cambiado rotundamente debido a los grandes cambios tecnológicos que a sufrido el mismo y LA ELECTRONICA ha sido sin lugar a dudas una de las áreas que ha hecho aportaciones sustanciosas para que estos cambios estén revolucionando toda la industria desde la de entretenimiento, en el terreno de la biomédica, aeronáutica, y producción en general.Partiendo de este fenómeno socio-tecnológicos vale la pena dedicarle un estudio detenido a esta área.Ofrecemos en el presente texto una alternativa para que usted pueda desarrollarse en esta mercado y de sus primeros pasos.

OBJETIVOS:

1. Este texto va dirigido para que usted comprenda, a través de prácticas- teóricas y auto-evaluaciones, CONCLUSIONES, los principios básicos del funcionamiento de los elementos pasivos.

2. Adquirir y desarrollar destrezas en el manejo de los instrumentos electrónicos: multimetro analógico, multimetro digita y fuentes de voltaje.

3. Identificar los diferentes tipos de tensiones utilizando la fuente de voltaje.

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ELEMENTOS PASIVOS

1.0 NATURALEZA DE LA ELECTRONICA :

TODA OBSERVACION ALTERA LO OBSERVADO. Partiendo de este concepto podemos comenzar a estudiar la ciencia de la electrónica. Esta ciencia tiene origen eléctrico, ya que toda su estructura no es otra cosa que la electricidad abordada desde aspectos más pequeños.Es sabido que las cantidades voltaicas con las que trabajamos los electrónicos son mucho más pequeñas que las que frecuentemente se trabaja en la parte eléctrica. En sus casas por ejemplo el voltaje electrico que esta presente en su toma de energía para su televisor, equipo de sonido, etc., tiene un valor mínimo de 120 voltios y a nivel industrial tenemos tensiones que superan los 460 voltios. Sin embargo en electronica la tensiones utilizadas van desde 60 voltios máximos (áreas de comunicación), 33 voltios, 5 voltios (señales digitales) hasta las décimas y millonésimas de voltios para la micro electronica. De acuerdo al tipo de señal que puede manejarse en electronica podemos tener tres tipos a saber:

ELECTRONICA ANALOGICA: Estas tienen la característica de que su recorrido es de manera gradual, aquí no hay cambios bruscos en su proceso por ejemplo: el sonido, la temperatura, entre alguna. Ver figura 1.1…

Grafico de temperatura vrs voltaje

Grafico de tarjeta de sonido

FIGURA 1.1

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Señal alterna

ELECTRONICA DIGITAL: la característica de esta señal es que sus cambios son brusco de un nivel alto a un bajo, ejemplo es cuando nosotros encendemos o apagamos una lámpara: on = encendido = nivel alto y off = apagado = nivel bajo. Ver figura 1.2…

Señales digitalesFigura 1.2

TAMBIEN TENEMOS SEÑALES QUE MEZCLAN AMBAS : por ejemplo conversores de A/D (conversores de analógico a digital) como se muestra en la figura 1.3.

Señal que combina ambasFigura 1.3

En general nos encontraremos en nuestro recorrido electrónico con toda una gama de señales que en esencia será una de las tres anterior.

Concluyendo diremos:si la señal analizada se mueve paulatinamente es una señal

analógica.si la señal analizada realiza cambios bruscos es una señal digital.si la señal posee ambas características es una señal mezcladaLas señales mas frecuentes son: ver figura 1.4

Señal alterna señal cuadrada o digital señal continua

señal diente de sierra

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Señal triangular señales combinadas

Figura 1.4

2.0 MAGNITUDES ELECTRICAS:

Que es una magnitud?Es toda aquella propiedad física que puede ser medida, es decir expresada mediante un número y una unidad de medición. Por ejemplo, la temperatura, el peso, etc. Hay 5 magnitudes fundamentales la Longitud, Tiempo, Masa, Carga eléctrica y Temperatura. Todas las demás son derivadas es decir dependen de las fundamentales.

Solo lo medido puede ser modificado! Esta es la filosofía con la cual trabajaremos, por lo tanto es de suma importancia trazar la estrategia que seguiremos para el estudio y el análisis de estas magnitudes.

Voltaje: Para que esta corriente circule por los cables debe existir una fuerza, llamada Fuente de fuerza electromotriz o (para entender mejor) una batería (en el caso de nuestro

ejemplo), que es simplemente una fuente de tensión., que tiene como unidad el voltio .

El instrumento que mide el voltaje se llama: VOLTIMETRO

Hablando en términos eléctricos podemos tener diferentes tipos de voltaje:

1. Voltaje de corriente continua (Vcc): es aquel que siempre viene con signos de polarización, por ejemplo la batería del automóvil, o las pilas que colocamos en nuestros radios portátiles. Ver figura 1.6.

+ V112V

Batería de automóvil Símbolo de fuente de voltaje de continuo

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2. Voltaje de corriente alterna (senoidal): Esta tensión (el voltaje) es la que recibimos nosotros en nuestros hogares, no posee polarización (signos de más y menos), este puede ser un parámetro para diferenciar las fuentes de corriente continua que si poseen polarización con las fuentes de corriente alterna. Figura 1.7

60 Hz

V20/0V

Grafico de señales alternas símbolo de fuente de voltaje alterno

Figura 2.3

3. Otros tipos de voltajes: También encontramos voltajes de onda cuadrada, diente de sierra, triangulares, señales AM, exponenciales como se muestran en la figura 1.4.

1MHz

V20/5V

3.6us

V20/5V

10kHz

V2-1/1V

7us

V2-500m/2V

Otros tipos de señales de voltaje

a. CORRIENTE ELECTRICA: Como ya es sabido el voltaje es la fuerza que genera energía para realizar un trabajo determinado, en nuestro circuito de la batería, lámpara y los cables, el trabajo es que la lámpara se encienda y genere luz.

Pero que es entonces la corriente eléctrica?

CORRIENTE ELECTRICA: Es el flujo de energía que circula a través de un sistemas de materiales conductores de electricidad para realizar un trabajo encomendado por la fuente de voltaje. Su unidad de medida es el amperio (A).

El instrumento que mide la corriente eléctrica se llama: AMPERIMETRO

Así como tenemos Voltajes continuos, alternos senoidales, cuadrados, dientes de sierra que son las fuentes generadoras, también por lógica si la fuente que genera es continua la energía que circulara es también continua es decir un voltaje

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continuo genera una corriente continua, así también un voltaje alterno senoidal genera una corriente alterna senoidal. Esto se repite para los otros casos.

Como ves es muy fácil comprender si lo hacemos con una logia…

b. POTENCIA ELECTRICA: Ya hablamos de fuentes generadoras de voltaje, de la energía que fluye por dicha fuerza, pero que les parece si estudiamos ahora la potencia con que podemos suministrar dicha fuerza. A esta la llamaremos potencia eléctrica.

POTENCIA ELECTRICA EN Vcc: Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales es el producto de la diferencia de potencial (Voltaje) entre dichos terminales y la intensidad en Amper (A) de corriente que pasa a través del dispositivo. Esto es,

Donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en vatios.

Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.

3.0 INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y EQUIPO ELECTRONICO.

Ya hemos hablado de voltaje, corriente, y potencia eléctrica, así como de sus unidades de medida; también comentamos sobre el instrumento que lo lee…

Pero que es un instrumento?Es una herramienta que nos permite medir…

Pero medir que?

Medir las señales que nos revela un circuito electrónico, hidráulico, térmico, lumínico, etc.

Pero porque tan importante medir?

Solo lo que se puede medir se puede: corregir, modificar y comprender!

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En esencia esta es la razón por la cual nosotros prestaremos gran importancia a que usted desarrolle una gran habilidad en el uso de instrumentos y equipos electrónicos.

MULTIMETROS: La palabra multi significa VARIAS (OS) y metro podemos verlo como medidas es decir que el multimetro realiza varias medidas en este caso electrónicas.Los multimetros podemos tener de dos tipos generalmente:

1. MULTIMETROS ANALOGICO: Ver figura 3.1Este esta compuesto por lo que se llama escalas de medidas:

a. Escala Voltimetrica AC/DCb. Escala Amparimetrica AC/DCc. Escala Ohmica.

Cada escala tiene su rango de medida… Por ejemplo: Un voltímetro pueden tener escalas de vallan desde:

0 voltio a 0.1 voltio 0 voltios a 0.5 voltios 0 voltios a 2.5 voltios 0 voltios a 10 voltios 0 voltios a 50 voltios 0 voltios a 250 voltios 0 voltios a 1000 voltios Todas para la escala de VCD (VOLTIOS DE CORRIENTE DIRECTA O

CONTINUA)

En la figura que se muestra a continuación observamos un multimetro ANALOGICO…

Voltímetro analógico

Figura 3.1

2. MULTIMETRO DIGITAL: con la incorporación de la técnica digital todo se revoluciono inclusive los equipos de instrumentación. Actualmente es mas frecuente encontrar multimetros digitales que analógicos. Esto debido a que su precisión de funcionamiento es mucho mayor que el de los analógicos.Las características son muy parecidas entre ambos se hacen lecturas tales como:

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Voltios de corriente alterna VCD Voltios de corriente continua VCC Amperios de corriente alterna ACA Amperios de corriente continua ACC Ohmetro Escala de capacitan cías (capacimetro) Escala para medir semiconductores.

En la figura 3.2 se muestra este tipo de multimetro…

Multimetro digital

Las primeras lecturas que realizaremos son las de voltaje VAC Y VCC, esto para que usted comience a familiarizarse con estos equipo…

Abordaremos de acuerdo a cada tema y necesidad los diferentes aspectos del multimetro, comenzaremos con el voltímetro por la facilidad de compresión del tema, así como cuando estudiemos los resistores abordaremos el Ohmetro o en los circuitos resistivos estudiaremos el miliamperímetro y la potencia electrica.

Figura 3.3 Realice el siguiente laboratorio, si tiene alguna duda no aventure su equipo a daños irreparables, consulte si hay dudas.

LABORATORIO I

Objetivo: Al finalizar usted estará en la capacidad de:

Identificar el multimetro DIGITAL Y EL ANALOGICO Distinguir la diferencia entre escala y rango de la escala. Utilizar la escala voltimetrica tanto para voltajes VCA como VCC

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Instrucciones:

Observe detenidamente la tabla que se le presenta. Utilice un multimetro DIGITAL y un ANALOGICO Utilice una fuente de voltaje VCC y VCA Utilice la toma de energía de la red eléctrica.

Lectura prefijada

Escala a utilizar AC o

CC

Rango a utilizar

partiendo de la lectura

prefijada

Lectura realizada

por su voltímetro DIGITAL.

120 voltios de la red

6.3 VCA5 VCC12 VCC

12.6 VCA20 VCC1 VCC7 VCC14 VCC

4.0 RESISTORES ELECTRICOS

Se ha estudiado definiciones y características de fuentes de voltaje, lo que es corriente eléctrica, potencia. Ahora es interesante identificar cual es el trabajo que se realizaran tanto los instrumentos como las fuentes de suministro de energía.

Básicamente toda estructura electronica tiene como objetivo volver mas fácil la vida de las personas que manipula todo tipo de maquina eléctrica/electrónicas.

Estas maquinas están compuestas por dos tipos de elementos:

1. ELEMENTOS PASIVOS: Resistencias, Capacitares, y bobinas. 2. ELEMENTOS ACTIVOS: Son todos aquellos dispositivos que están

construidos de materiales semiconductores.

En esta unidad estudiaremos LOS RESISTORES ELECTRICOS…

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RESISTENCIAS ELECTRICAS:

DEFINICION: Las resistencias son unos elementos eléctricos cuya misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de ellas.

Su característica principal es su resistencia óhmica aunque tienen otra no menos importante que es la potencia máxima que pueden disipar. Ésta última depende principalmente de la construcción física del elemento.

La resistencia óhmica de una resistencia se mide en ohmios, valgan las redundancias. Se suele utilizar esa misma unidad, así como dos de sus múltiplos: el Kilo-Ohmio (1KΩ) y el Mega-Ohmio (1MΩ=106Ω).

El valor resistivo puede ser fijo o variable. En el primer caso hablamos de resistencias comunes o fijas y en el segundo de resistencias variables, ajustables, potenciómetros y reóstatos. No centraremos en el primer tipo, las fijas.

Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el material con el que están constituidas: "resistencias de hilo", solamente para disipaciones superiores a 2 W, y "resistencias de carbón o químicas" para potencias inferiores a 2 W.

 Resistencias de hilo o bobinadas

Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de las resistencias deseadas.

En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las diversas espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios, tal como se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 Ω, que puede disipar una potencia máxima de 10 vatios. Ver figura 4.1

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Aquí vemos el aspecto exterior y estructura constructiva de las resistencias de alta disipación (gran potencia). Pueden soportar corrientes relativamente elevadas y están protegidas con una capa de esmalte.

A. hilo de conexión B. soporte cerámico C. arrollamiento

Aquí vemos otros tipos de resistencias bobinadas, de diferentes tamaños y potencias, con su valor impreso en el cuerpo.

La de la izquierda es de 24 Ω, 5% (inscripción: 24R 5%)La más pequeña es de 10 Ω, aunque no se aprecia su inscripción en foto.

RESISTENCIAS QUIMICAS O DE CARBON 

Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la práctica resultarían muy voluminosas. Las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y económica empleando en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.

La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversos valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo. En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.

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En la imagen de arriba vemos resistencias de película de carbón de diferentes potencias (y tamaños) comparadas a una moneda de 20 centavos.De izquierda a derecha, las potencias son de 1/8, ¼, ½, 1 y 2 W, respectivamente. En ellas se observan las diferentes bandas de color que representan su valor óhmico.

Aquí abajo vemos unos ejemplos de resistencias de película de carbón y de película metálica, donde se muestra su aspecto constructivo y su aspecto exterior:

Cielo e infierno

Un belicoso samurai desafió en una ocasión a un maestro zen a que explicara el concepto de cielo e infierno. Pero el monje respondió con desdén:

-No eres más que un patán. ¡No puedo perder el tiempo con individuos como tú!.

Herido en lo más profundo de su ser, el samurai se dejó llevar por la ira, desenvainó su espada y gritó:

-¡Podría matarte por tu impertinencia!.

-Se acaban de abrir las puertas del infierno -repuso el monje con calma.

Desconcertado al percibir la verdad en lo que el maestro señalaba con respecto a la furia que lo dominaba, el samurai se serenó, envainó la espada y se inclinó, agradeciendo al monje la lección.

-Se acaban de abrir las puertas del cielo -añadió el monje.

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5.0 LEY DE OHM

Definimos la corriente eléctrica como el FLUJO de energía proveniente de una fuente de voltaje que circula a través de un conductor en un tiempo determinado.

 Y las resistencias son unos elementos eléctricos cuya misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de ellas.

La relación entre voltaje, corriente eléctrica y resistencia se define a través de una ley:

Ley de Ohm . La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.

Donde I es la corriente eléctrica en amperios, V la diferencia de potencial o voltaje en voltios y R la resistencia eléctrica en ohmios.

SIMBOLOGIA A UTILIZAR:

1. Resistencia eléctrica:

R4

POTENCIOMENTROS O RESISTORES VARIABLES

R3

R2

RESISTORES FIJOS

R1

2. Fuentes de voltaje VCC

TIERRA

GND1+

BATERIA

V2+V

FUENTE DE VOLTAJE DIGITAL

V1

3. Multimetros:

OHMSNO DATOS

DC ANO DATOS

DC VNO DATOS

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EXPLICACION DE LA LEY DE OHM:

En un circuito sencillo –ver figura 5.1- en donde tenemos en serie una fuente de tensión (una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 ohms (ohmios), se puede establecer una  relación entre la tensión de la batería, la resistencia y la corriente que entrega la batería y circula a través de esta resistencia o resistor.

DC V

NO DATOS

DC~ANO DATOS

+ V112V

R1

Figura 5.1

Esta relación es RECORDANDO: I = V / R 

Entonces la corriente que circula por el circuito (por la resistencia o resistor) es:

I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.

De la misma manera, de la fórmula se puede despejar la tensión en función de la corriente y la resistencia, entonces la  Ley de Ohm queda:

V = I * R. Así si se conoce la corriente y la resistencia se puede obtener la tensión entre los terminales de la resistencia, así:   V = 2 Amperios *  6

ohms = 12 V

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Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, y se obtiene la Ley de Ohm de la forma:

R = V / I.  Entonces si se conoce la tensión en la resistencia y la corriente que pasa por ella se obtiene que: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms

Es interesante ver que la relación entre la corriente y la tensión en una resistencia siempre es lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor de la resistencia. Así, a mayor resistencia mayor pendiente.

Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Triángulo de la ley de Ohm 

V = I x R          I = V / R           R = V / I

Figura 5.2 

CODIGO DE RESISTENCIAS DE CARBON

Los resistores los podemos identificar de dos maneras diferentes:

1. Por código de colores de cuatro y cinco bandas:

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ELEMENTOS PASIVOS

Color 1ª Banda 2ª Banda 3ª Banda Multiplicador Tolerancia

Negro O O O 1ohm        

Marrón 1 1 1 10ohm       +1% (F)

Rojo 2 2 2 100ohm       +2% (G )

Naranja 3 3 3 1Kohm        

Amarillo 4 4 4 10Kohm        

Verde 5 5 5 100Kohm       S2 +0 5% (D)

Azul 6 6 6 1Mohm       +0.25% (C)

Violeta 7 7 7 10Mohm       +0.10% (B)

Gris 8 8 8   +0.05%

Blanco 9 9 9    

Oro       0.10      +5% (J)

Plata       0.01      +10% (K)

2 CODIGOS ESPECIALES

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1ª Cifra = 1º número2ª Cifra = 2º número3ª Cifra = Multiplicador

En este ejemplo la resistencia tiene unvalor de: 1200 ohmios = 1K2

1ª Cifra = 1º númeroLa " R " indica coma decimal3ª Cifra = 2º número

En este ejemplo la resistencia tiene unvalor de: 1,6 ohmios

La " R " indica "  0. "2ª Cifra = 2º número3ª Cifra = 3º número

En este ejemplo la resistencia tiene unvalor de: 0.22 ohmios

LABORATORIO

NOMBRE DE LA PARCTICA: Circuito Simple ver figura 5.1 (aplicación de la ley de ohm) y identificación de valores ohmicos de resistencias.

OBJETIVOS: Al finalizar la práctica usted estará en la capacidad de:

Identificar el valor ohmico de resistores de carbón. Interconectar la fuente de voltaje y los resistores en un tablero

protoboard Medir y calcular la corriente que fluye a través del circuito para

los diferentes valores de resistencias.

INSTRUCCIONES:

Complete la primera tabla con los valores ohmicos leídos y medidos con el ohmetro.

Complete la segunda tabla con los valores de corriente utilizando el amperímetro.

MATERIALES:

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ELEMENTOS PASIVOS

Utilice tres resistores de carbón con valores entre 1 Kohmio y 10 Kohmios.

Cables de conexión.

EQUIPOS:

Fuente de voltaje de 12 voltios Protoboard Multimetro digital.

DESARROLLO:

1. Adquiera tres resistores entre 1Kohmios y 10 Kohmios2. Lea el valor de acuerdo al código de resistencias, anótelo en la

tabla3. Mida el valor de resistencia con su ohmetro y coloque lo en la

tabla4. Calcule el porcentaje de error y establezca en base al resultado

anterior si el resistor esta dentro de los parámetros de funcionamiento.

5. Tabla 1:

RESISTOR

CODIGO DE

RESISTENCIAS

PORCENTAJE

DE ERROR

MAS EL PRECENTAJE

DE ERROR

+

MENOS EL

PRECENTAJE

DE ERROR

-

VALOR LEIDO EN EL MULTIMETRO

ESTA DENTRO

DEL PARAMET

RO DE FUNCIONA

MIENTO CORRECT

O?

R1 COLORES:

R2 COLORES:

R3 COLORES:

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6. Con el valor medido en el ohmetro calcule la corriente de funcionamiento y anótelo en la tabla para cada resistor. Utilice 12 voltios para cada caso.

I1 =

I2 =

I3 =

7. Tabla 2:

RESISTOR CORRIENTE CALACULADA:

CORRIENTE MEDIDADA

CON EL AMPERIMETRO

:

POTENCIA CALCULADA P

= V X I…

R1= I1= =R2= I2= =R3= I3= =

7. CIRCUITOS CON RESISTORES ELECTRICOS

Los circuitos con resistores los podemos clasificar en tres combinaciones:

1. Circuitos serie2. Circuitos paralelos3. Circuitos mixtos

Comenzaremos estudiando circuitos serie:

Caídas de tensión

Características generales

Simplificación del circuito

Ejemplo de cálculo

- Caídas de tensión

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ELEMENTOS PASIVOS

Se entiende por caída de tensión en un componente, al voltaje medido entre sus extremos. Es decir a la diferencia entre la tensión que tenemos en un Terminal, en nuestro caso de una resistencia, y la que tenemos en el otro.

Cuando tenemos el componente en un circuito, esta caída de tensión la podemos calcular aplicando la Ley de Ohm.

- Características generales

En un circuito de resistencias en serie podemos considerar las siguientes propiedades o características:

La intensidad de corriente que recorre el circuito es la misma en todos los componentes.

La suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Esta es una de las leyes de Kirchoff)

Donde VS es la tensión aplicada y Vi son las distintas caídas de tensión.

Cada una de las caídas de tensión, la calculamos con la Ley de Ohm.

Donde Vi es la caída de tensión, I es la intensidad y Ri es la resistencia considerada.

La resistencia equivalente del circuito es la suma de las resistencias que lo componen.

Donde RS es la resistencia equivalente del circuito serie y Ri sos las distintas resistencias.

La resistencia equivalente es mayor que la mayor de las resistencias del circuito.

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La intensidad total del circuito la calculamos con la Ley de Ohm.

Donde I es la intensidad, VS es la tensión aplicada y RS es la resistencia equivalente del circuito serie.

Dadas estas características, decir que este circuito también recibe el nombre de divisor de tensión.

- Simplificación del circuito

Para simplificar el circuito, vamos aplicando las propiedades que hemos visto en el apartado anterior, veámoslo con un circuito de 3 resistencias:

El primer paso consiste en hallar la resistencia equivalente del circuito (RS), y sustituir las 3 resistencias por la que hemos calculado

En este circuito simplificado podemos calcular la intensidad que lo recorre y con ella, volviendo al paso anterior, las diferentes caídas de tensión

- Ejemplo de cálculo

Consideremos los siguientes valores en el circuito de tres resistencias del apartado anterior: VS = 12 v., R1 = 40 K, R2 = 60 K y R3 = 20 K.

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ELEMENTOS PASIVOS

Tendremos que resolver el circuito calculando: RS, I, V1, V2 y V3. Y comprobando, por último, que la suma de las caídas de tensión es la tensión aplicada.

En primer lugar calculamos RS: RS = R1+R2+R3 = 40+60+20 = 120 K

En segundo lugar, y situándonos en el circuito equivalente, calculamos I:

I = VS/RS = 12 v/120 K = 0'1 mA

A continuación calculamos las distintas caídas de tensión:

V1 = I · R1 = 0'1 mA · 40 K = 4 v.

V2 = I · R2 = 0'1 mA · 60 K = 6 v.

V3 = I · R3 = 0'1 mA · 20 K = 2 v.

Y comprobamos que la suma de las caídas de tensión es la tensión aplicada:

VS = V1 + V2 +V3 = 4 v + 6 v + 2 v = 12 v.

Debido a esto último, en el caso de V3 también podríamos haber hecho lo siguiente:

V3 = VS - (V1 + V2) = 12 v - (4 v + 6 v) = 12 v - 10 v = 2 v.

CIRCUITOS PARALELOS:

Características generales

Simplificación del circuito

Ejemplo de cálculo

- Características generales

En un circuito de resistencias en paralelo podemos considerar las siguientes propiedades o características:

La tensión es la misma en todos los puntos del circuito.

A cada uno de los caminos que puede seguir la corriente eléctrica se le denomina "rama".

La suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito, coincide con la que sale de la pila. (Esta es una de las leyes de Kirchoff)

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Donde IT es la intensidad total e Ii son las intensidades de rama.

La inversa de la resistencia equivalente del circuito paralelo es igual a la suma de las inversas de las resistencias.

Donde Rp es la resistencia equivalente del circuito paralelo, y Ri son las distintas resistencias de rama.

Despejando en la expresión anterior obtenemos:

Si particularizamos para el caso de tener sólo dos resistencias:

La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias del circuito.

Las intensidades de rama las calculamos con la Ley de Ohm.

Donde Ii es la intensidad de rama, VS es la tensión de la pila y Ri es la resistencia de rama.

Dadas estas características, decir que este circuito también recibe el nombre de divisor de intensidad.

- Simplificación del circuito

Para simplificar el circuito, vamos aplicando las propiedades que hemos visto en el apartado anterior, veámoslo con un circuito de 2 resistencias:

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ELEMENTOS PASIVOS

El primer paso consiste en hallar la resistencia equivalente del circuito (Rp), y sustituir las 2 resistencias por la que hemos calculado

En este circuito simplificado podemos calcular el parámetro que nos falte, de los tres que intervienen.

- Ejemplo de cálculo

Consideremos los siguientes valores en el circuito de 2 resistencias del apartado anterior: VS = 12 v., R1 = 40 K y R2 = 60 K.

Tenemos que calcular: Rp, IT, I1 e I2.

En primer lugar calculamos Rp: Rp = (R1·R2)/(R1+R2) = (40·60)/(40+60) = 24 K.

A continuación calculamos IT: IT = VS / Rp = 12 v/24 K = 0'5 mA.

Y seguidamente calculamos I1 e I2:

I1 = VS / R1 = 12 v/40 K = 0'3 mA.

I2 = VS / R2 = 12 v/60 K = 0'2 mA.

También podríamos haber calculado IT como la suma de I1 e I2:

IT = I1 + I2 = 0'3+0'2 = 0'5 mA.

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CIRCUITOS MIXTOS:

Características generales

Simplificación del circuito

Ejemplo de cálculo

- Características generales: En un circuito de resistencias en paralelo podemos considerar las siguientes propiedades o características:

A la parte serie del circuito, se le aplica lo estudiado para los circuitos series.

A la parte paralelo del circuito, se le aplica lo estudiado para los circuitos en paralelo.

A la resistencia equivalente del circuito mixto la llamamos Req.

- Simplificación del circuito Hay que tener en cuenta que se pueden hacer múltiples combinaciones de resistencias, tanto en el número de ellas como con el conexionado que se les de.

Primero simplificaremos las dos resistencias que se encuentran en paralelo (R2 y R3):

Y por último simplificamos las dos resistencias que nos quedan:

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ELEMENTOS PASIVOS

LABORATORIO 7.0

NOMBRE DE LA PARCTICA: Circuitos serie, paralelo y mixtos

OBJETIVOS: Al finalizar la práctica usted estará en la capacidad de:

Identificar lo que es un circuito mixto. Calcular las tensiones y las corrientes de un circuito mixto Medir las tensiones y corrientes en un circuito mixto.

INSTRUCCIONES:

Realice primeramente los cálculos y llene la tabla. Realice las lecturas de tensión y corriente y anótelas en la tabla.

MATERIALES:

Utilice tres resistores de carbón con valores entre 1 Kohmio y 10 Kohmios.

Cables de conexión.

EQUIPOS:

Fuente de voltaje de 12 voltios Protoboard Multimetro digital.

DESARROLLO:

1. Adquiera tres resistores entre 1Kohmios y 10 Kohmios

2. Lea el valor de acuerdo al código de resistencias, anótelo en la tabla

2. Mida el valor de sus resistencias con su ohmetro y colóquelo en la tabla

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RESISTOR

CODIGO DE RESISTENCIAS VALOR LEIDO EN EL MULTIMETRO

R1 COLORES:

R2 COLORES:

R3 COLORES:

3. Calcule los valores que se le solicitan y anótelos en la tabla en base al circuito de la figura utilice los valores del ohmetro.

+ V112v

R3

R2

R1

4. Llene la siguiente tabla con los valores calculados:Resistor Corriente Voltaje Potencia Conclusión

R1R2R3RT

5. Mida las tensiones y la corrientes que se le solicitan y anótalas en la tabla:

Resistor Corriente Voltaje Potencia ConclusiónR1R2R3RT

8.0 CAPACITORES

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ELEMENTOS PASIVOS

Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir

Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F ), nanofaradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).

Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosos r del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.

Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.

Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

Tipos de Condensadores

Vamos a mostrar a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se pueden encontrar. Todos ellos están comparados en tamaño a una moneda de 25 centavos (0.15 €).

1. Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación, etc...).

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2. Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

3. De poliéster metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de poli carbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).

4. De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.

5. De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.

6. Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.

7. Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

Identificación del valor de los condensadores

Codificación mediante letras

Este es otro sistema de inscripción del valor de los condensadores sobre su cuerpo. En lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas.

A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en un condensador de tubo o disco.

Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo), "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.

LETRA Tolerancia

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ELEMENTOS PASIVOS

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocación de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).

Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.Codificación "101" de los Condensadores

Por último, vamos a mencionar el código 101 utilizado en los condensadores cerámicos como alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en pico faradios pF.Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.

LABORATORIO 8.0

NOMBRE DE LA PARCTICA: Lectura de capacitores

OBJETIVOS: Al finalizar la práctica usted estará en la capacidad de:

Identificar el valor en faradios de un capacitor. Identificar el valor de la tolerancia de un capacitor Identificar el valor el valor de los voltajes de un capacitor.

INSTRUCCIONES:

Adquiera capacitores de 1 uF como máximo. Realice las lecturas y anótelas en la tabla.

MATERIALES:

Utilice seis capacitores de diferentes valores con un valor máximo de 1 uF.

EQUIPOS:

Multimetro digital.

DESARROLLO:

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1. Adquiera Los seis capacitores.

2. Lea el valor de acuerdo a lo establecido en la parte teórica, anótelo en la tabla

Mida el valor de sus capacitores y anótelos en la tabla.

Capacitores Valor en uF teórico

Voltaje Tolerancia Valor en uF Con el

capacimetroC12

C3C4C5C6

RELE

El Relé es un interruptor operado magnéticamente. Este se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del Relé) es energizado (le damos el voltaje para que funcione). Esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo (el Relé).

Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.

Ejemplo: Si el electroimán está activo jala el brazo (armadura) y conecta los puntos C y D. Si el electroimán se desactiva, conecta los puntos D y E.

De esta manera se puede tener algo conectado, cuando el electroimán está activo, y otra cosa conectada, cuando está inactivo

 

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ELEMENTOS PASIVOS

 

Es importante saber cual es la resistencia del bobinado del electroimán (lo que esta entre los terminales A y B) que activa el relé y con cuanto voltaje este se activa.Este voltaje y esta resistencia nos informan que magnitud debe de tener la señal que activará el relé y cuanta corriente se debe suministrar a éste.La corriente se obtiene con ayuda de la Ley de Ohm: I = V / R.donde:

 - I es la corriente necesaria para activar el relee - V es el voltaje para activar el relee - R es la resistencia del bobinado del relé

Ventajas del Relee:  - Permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar. - El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.  - Con una sola señal de control, puedo controlar varios Relees a la vez.

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