Guias 4 y 5

R1=470Ω R2=470Ω

R3=1KΩ

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 5 – ELECTRICIDAD Y MAGNETISMOANÁLISIS DE CIRCUITOS RESISTIVOS – LEYES DE KIRCHOFF

1.0 Objetivo1.1 Efectuar conexiones de resistencias en serie y en paralelo.1.2 Revisar experimentalmente el concepto de resistencia equivalente.1.3 Verificación experimental de las Leyes de Kirchoff.1.4 Comparación de los métodos teórico, directo e indirecto para hallar la resistencia

equivalente de conexiones combinadas de resistencias.

2.0 Materiales y equipos a utilizarse2.1 01 Fuente de alimentación regulable2.2 01 Multímetro analógico2.3 01 Multímetro digital2.4 02 Resistencia 470 W 2.5 02 Resistencia 1KW2.6 01 Resistencia 10 KW2.7 01 Resistencia 4.7 KW 2.8 01 Protoboard tipo regleta2.9 01 Caja de cables de conexión2.10 02 Cables banana - cocodrilo.

3.0 Procedimiento

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE3.1 Verificar el valor Nominal de cada una de las resistencias proporcionadas,

utilizando el Código de Colores. Luego con el multímetro digital, mida el valor real de cada una de ellas.

RESISTENCIA R1 R2 R3 R4 R5 R6

Valor Nominal

Valor Real (medido)

3.2 Arme el circuito resistivo de la FIG. 1:

3.3 MÉTODO TEÓRICO: Usando los valores reales (medidos), determine en forma teórica, el valor de la resistencia equivalente entre los puntos a y f de la FIG. 1.

Req (teórico) = ___________________

3.4 MÉTODO DIRECTO: Sin conectar la fuente y utilizando el multímetro digital, mida la resistencia equivalente entre los puntos a y f de la FIG. 1.

Req (directo) = ___________________

R5=10KΩ R4=1KΩ

FIG. 1a b

f e

c

d

R1=470Ω R2=470Ω

R3=1KΩ

Amperímetro Analógico (Rango: 1mA)Fuente

10V

3.5 MÉTODO INDIRECTO: Complete el circuito, conectando la fuente y el amperímetro analógico (rango de 1mA) según la FIG. 2. Regule la salida de la fuente a 10 Voltios y tome nota de la corriente indicada por el amperímetro. Con esos datos determine la resistencia equivalente entre los puntos a y f.

3.6 Compare los valores obtenidos de Req: Teórico, directo e indirecto. ¿Qué observa ?. Explicar.

3.7 Mida el voltaje en los extremos de cada una de las resistencias.

Vfuente VR1 VR2 VR3 VR4 VR5

3.8 Diga si se cumple la Ley de Kirchoff para Voltaje en las resistencias en serie según la Tabla anterior. Explicar.

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO.

3.9 Arme el circuito de la FIG. 3.

3.10 MÉTODO TEÓRICO: Usando los valores reales (medidos), determine en forma teórica, el valor de la resistencia equivalente entre los puntos a y f de la FIG. 3.

Req (teórico) = ___________________

3.11 MÉTODO DIRECTO: Sin conectar la fuente y utilizando el multímetro digital, mida la resistencia equivalente entre los puntos a y f de la FIG. 1.

Va-f (V)

I (mA)

Req (indirecto) = Va-f / I (KW)

R5=10KΩ R4=1KΩ

FIG. 2

a b

f e

c

d

FIG. 3

R64,7K

R4 1K

R3 1K

R2470Ω

R1470Ω

a

b


10V

Req (directo) = ___________________

3.12 MÉTODO INDIRECTO: Complete el circuito, conectando la fuente y el amperímetro analógico (rango de 100 mA) según la FIG. 4. Regule la salida de la fuente a 10 Voltios y tome nota de la corriente indicada por el amperímetro. Con estos datos determine la resistencia equivalente entre los puntos a y b.


3.14 Mida la corriente que circula por cada una de las resistencias. (Recuerde que el amperímetro se conecta en serie respetando la polaridad del circuito para DC).

I Total IR1 IR2 IR3 IR4 IR6

3.15 Diga si se cumple la Ley de Kirchoff para corriente en las resistencias en paralelo según la tabla anterior. Explicar.

CONEXIÓN DE RESISTENCIAS SERIE – PARALELO

3.16 Arme el circuito de la FIG. 5.

3.17 MÉTODO TEÓRICO: Usando los valores reales (medidos), determine en forma teórica, el valor de la resistencia equivalente entre los puntos a y d, de la FIG. 5.

Req (teórico) = ___________________

Va-b (V)

I (mA)

Req (indirecto) = Va-b / I (KW)

FIG. 4

FIG. 5

R1470Ω

R2= 470Ω

R3= 1KΩ

R4= 4,7KΩ

R5= 1KΩ

R6= 10KΩ

a b c d

R64,7K

R4 1K

R3 1K

R2470Ω

R1470Ω

a

b

3.18 MÉTODO DIRECTO: Sin conectar la fuente y utilizando el multímetro digital, mida la resistencia equivalente entre los puntos a y d, de la FIG. 5.

Req (directo) = ___________________

3.19 MÉTODO INDIRECTO: Complete el circuito, conectando la fuente y el amperímetro analógico (rango de 10 mA) según la FIG. 6 Regule la salida de la fuente a 10 Voltios y tome nota de la corriente indicada por el amperímetro. Con estos datos determine la resistencia equivalente entre los puntos a y d.


3.21 Con la fuente conectada, mida la corriente total que entrega la fuente y las corrientes en cada una de las resistencias indicadas en el cuadro adjunto. Compruebe el cumplimiento de la 1ra. Ley de Kirchoff (de Corrientes o nodos).

Nodo b Nodo c

I total IR2 IR3 IR6 IR4 IR5

3.22 Mida el voltaje (o diferencia de potencial) entre los puntos indicados en el cuadro adjunto. Compruebe el cumplimiento de la 2da. Ley de Kirchoff (de Voltajes o mallas).

Vfuente Va-b Vb-c Vc-d

4.0 Informe

Va-d (V)

I total (mA)

Req (indirecto) = Va-d / I (KW)

R1470Ω

R2= 470Ω

R3= 1KΩ

R6= 4,7KΩ

R4= 1KΩ

R5= 10KΩ

a b c d

FIG. 6


10V

CUESTIONARIO N° 4

1. Esquematice el protoboard regleta y represente el circuito de la figura 1 ubicando y representando adecuadamente las resistencias y alambres conectores.

2. Con los valores de tolerancias de c/u de las resistencias calcule el porcentaje de error o tolerancia de la Resistencia equivalente hallada teóricamente de su conexión en serie. ¿ Está el valor de su resistencia equivalente hallada por el método directo y método indirecto dentro de esta tolerancia?


4. Con los valores de tolerancias de c/u de las resistencias calcule el porcentaje de error o tolerancia de la Resistencia equivalente hallada teóricamente de su conexión en paralelo. ¿ Está el valor de su resistencia equivalente hallada por el método directo y método indirecto dentro de esta tolerancia?


6. Esquematice el protoboard regleta y represente el circuito de la figura 3 ubicando y representando adecuadamente las resistencias y alambres conectores pero con el amperímetro dispuesto para medir IR3.

7. En que principio de conservación se basa c/u de la leyes de kirchoff?8. Defina que es un nodo, muestre un ejemplo gráfico.9. Defina que es una malla , muestre un ejemplo gráfico.10. ¿Cuál es el valor de la resistencia interna de un voltímetro ideal?¿por qué?¿Y

cómo es el valor de la resistencia interna del voltímetro real?11. ¿Cuál es el valor de la resistencia interna de un amperímetro ideal?¿por qué?¿Y

cómo es el valor de la resistencia interna del amperímetro real?12. Si tiene un circuito de resistencias, identificadas con código de colores, además

cuenta con un voltímetro, un amperímetro y un ohmímetro, todos de alta precisión, ¿cuál de los tres métodos conocidos utilizaría para hallar la resistencia equivalente? ¿por qué?

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 5 – ELECTRICIDAD Y MAGNETISMOMAGNETISMO E INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

1.0 Objetivo

1.1 Observación de líneas de fuerza de campo magnético de imanes permanentes.1.2 Reconocimiento y verificación de la relación existente entre corrientes eléctricas y

la generación de campos magnéticos.1.3 Verificación del fenómeno de inducción electromagnética.

2.0 Materiales y equipos a utilizarse

4.1 01 Fuente de alimentación regulable “BK PRECISION” 1670A4.2 01 Multímetro analógico “SIMPSON” 2602.1 01 Multímetro digital “TECH” TM - 107 2.2 02 Imanes permanentes 2.3 01 Protoboard Leybold2.4 02 pliegos de Cartulinas A-4.2.5 01 caja con Limaduras de hierro.2.6 01 Bobina Leybold2.7 01 Bloque de hierro.2.8 02 Cables banana - cocodrilo.

3.0 Procedimiento

3.1 Verifique las perforaciones en las cartulinas de acuerdo a lo indicado en la FIG. 1 Las dimensiones se dan en mm.

3.2 Coloque uno de los imanes en la ranura correspondiente de la cartulina 1(a). Espolvoree las limaduras de hierro alrededor del imán y golpee ligeramente la cartulina (Ver FIG. 2).

Observe y grafique las líneas de fuerza del campo magnético del imán.

3.3 Coloque los dos imanes, frente a frente, en las ranuras hechas en la cartulina 1(a)

Observe y grafique las líneas de fuerza del campo magnético resultante. Verifique que las cargas enfrentadas correspondan a polos iguales o

diferentes. Invierta la cara de uno de los imanes y obtenga nuevamente las líneas de

fuerza del campo magnético resultante. ¿ Qué diferencias observa respecto al campo obtenido anteriormente?

44 40

4050

FIG.1

CAMPO MAGNÉTICO DE UNA BOBINA RECORRIDA POR UNA CORRIENTE CONTINUA (ELECTROIMÁN)

3.4 Grafique en forma esquemática el sentido de arrollamiento de la bobina que le ha sido proporcionada.

3.5 Conecte la fuente y el amperímetro digital según se muestra en la FIG.3.

3.6 Encienda la fuente y regule el voltaje de salida hasta obtener una intensidad de 0.25 A en el amperímetro. Luego, instale la cartulina 1(b) sobre la bobina y espolvoree limadura de hierro alrededor de la misma. ¿Qué observa?.

3.7 Repita el procedimiento anterior, colocando en el centro de la bobina la barra de hierro.

3.8 Regule el voltaje de salida de la fuente de modo de obtener una corriente de 0.5 A en el amperímetro. Repita el procedimiento 3.6 y 3.7.

Determine la polaridad del electroimán. Explique el método aplicado. Determine la polaridad de uno de los imanes permanentes acercándolo al

electroimán y esparciendo limadura de hierro entre los polos enfrentados. Identifique el norte y marquelo.

Intercambie entre sí los cables conectados a la fuente. Verifique ahora la polaridad del electroimán enfrentándolo al polo identificado del imán permanente. Anote su observación.

Estando la barra de hierro colocada en la bobina y la limadura de hierro sobre la cartulina, apague la fuente. Anote lo que observa.

¿Puede establecer alguna relación entre la magnitud de la corriente y la intensidad del campo magnético?

¿Qué observaciones puede hacer respecto al campo magnético con barra y sin barra de hierro?

I

Amperímetro Digital

FIG.3

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

3.9 Conecte la bobina y el multímetro analógico según se muestra en la FIG. 4. Coloque el selector del instrumento en la escala más pequeña para medir corriente

3.10 Acerque el imán hacia la bobina desde diferentes direcciones.

Observa alguna deflexión de la aguja en el instrumento? ¿Qué le indica este hecho?

¿En qué dirección de acercamiento obtiene mayor deflexión? Invierta el polo del imán y repita ¿qué observa con respecto de la deflexión de

la aguja?

3.11 Acerque el imán hacia la bobina siguiendo la dirección del eje de esta última. Realice dicho acercamiento primero lentamente y luego rápidamente. Haga sus observaciones.

3.12 Instale ahora la barra de hierro como núcleo de la bobina y repita el procedimiento anterior.

Según la experiencia realizada, ¿ De qué parámetros depende la deflexión de la aguja (corriente inducida) ?

Si el imán permanente permanece fijo frente a la bobina, ¿ se induce corriente eléctrica ?

¿De qué manera puede relacionar esta parte de la experiencia con el experimento realizado previamente con el electroimán?

3.13 Tomando en cuenta la FIG. 5 y el circuito anterior, verificar la polaridad del imán permanente. ¿Se verifica el norte identificado previamente?

FIG. 5

Multimetro Analógico

FIG.4

N

S

S

N

N

S

S

N

i i ii

N

S

S

N

N

S

S

N

N

S

N

S

N

S

S

N

S

N

S

N

N

S

N

S

N

S

S

N

S

N

S

N

i i ii

4.0 Informe

CUESTIONARIO N° 6

1. Defina los siguientes conceptos:MagnetismoCampo magnéticoImánElectroimánMaterial ferromagnéticoPermeabilidad magnéticaInducción magnéticaIntensidad de campo magnético

2. Cómo se explica el origen magnético de la materia?

3. Qué tipos de materiales ferromagnéticos se emplean en la construcción de imanes permanentes?

4. Explique mediante un gráfico como aplicó la regla de la mano derecha para determinar la polaridad magnética del electroimán en su experimento. Dibuje esquemáticamente la bobina de modo que se pueda apreciar el sentido de arrollamiento.

5. Cómo pudo determinar la polaridad de los imanes permanentes?

6. Dibuje su circuito utilizado para verificar el fenómeno de Inducción Electromagnética, en el preciso instante en que el imán se está alejando con su polo norte hacia la bobina, e indique la polaridad de la tensión inducida, sentido de la corriente inducida y la deflexión de la aguja del amperímetro.

7. Cómo comprobó experimentalmente la Ley de Faraday?. Explique.

8. Cómo comprobó experimentalmente la Ley de Lenz?. Explique.9. Qué aplicaciones tienen los electroimanes?10. Qué aplicaciones tiene el principio de inducción electromagnética?11. Cuál es la diferencia entre inducción magnética e inducción electromagnética?

Guias 4 y 5

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