Informe 3 Lab Circuitos i

Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

El presente informe contiene el desarrollo de la experiencia de la práctica numero 4: “Leyes de Kirchhoff” y se procederá al manejo de los instrumentos dispuestos en el laboratorio para lograr dicha experiencia.

En esta práctica se debe manipular el multímetro, con la finalidad de medir las resistencias presentes en el circuito preestablecido en el laboratorio, y de medir cada voltaje y corriente en cada sección del circuito, para luego compararlo, y observar si se cumplen las leyes de Kirchhoff en función de las tensiones y las corrientes, mediante estas formulas fundamentales en el análisis de circuitos eléctricos. Sin embargo, antes de realizar las experiencias debemos establecer un marco teórico, estipulado por la práctica que plantea los siguientes objetivos:

Verificación de las ley de tensiones de Kirchhoff Comprobación de la ley de corrientes de Kirchhoff

Introducción


En las actividades anteriores se expuso que cada componente de un circuito en serie atravesado por la misma corriente producida por la tensión de alimentación, por lo tanto, en los extremos de cada componente cae una tensión cuyo valor esta dado por:

V=Req∗I=∑ Ri∗I=∑V ri

Esta relación, conocida como “ley de Kirchhoff para las tensiones”, puede expresarse de dos formas diferentes:

La suma de las f.e.m. presentes en los extremos de las resistencias es igual a la f.e.m.

aplicada: V=∑ V i La suma algebraica de todas las tensiones presentes en un circuito cerrado es igual a cero: V +∑V i=0

Para los circuitos serie resulta útil la siguiente formula denominada del divisor de tensión, derivada de las leyes de ohm y de Kirchhoff.

V ri=Ri∗VReq

Esta fórmula permite calcular directamente la tensión en los extremos de un componente, conociendo su valor de resistencia, la resistencia equivalente del circuito y la tensión producida por la fuente de alimentación.

Además, en el capitulo anterior se expuso que, en un circuito paralelo, cada componente es sometido a una tensión igual a la de la tensión de alimentación; por lo tanto, cada componente

es atravesado por una corriente cuyo valor esta dado por: I ri=VRi

=V∗Y i

Ya que la suma de las admitancias Yi es igual a la admitancia equivalente Yeq, la suma de las corrientes que atraviesan las resistencias es igual a la corriente producida por la fuente de alimentación:

I=V∗Y eq=V∗∑Y i=∑ (V∗Y i )=∑ I ri

Esta relación, conocida como “Ley de Kirchhoff para las corrientes”, puede expresarse de dos formas diferentes:

La suma de las corrientes entrantes en un nodo es igual a la suma de las corrientes

salientes de el: ∑ I ¿=∑ I out La suma algebraica de las corrientes que confluyen en un nodo de un circuito es igual a

cero ∑ I ¿=0

Marco Teórico


Para los circuitos conectados en paralelo resulta útil la siguiente formula denominada divisor de corriente, derivada de las leyes de ohm y de Kirchhoff:

I ri=Y ri∗IY eq

Esta formula permite calcular directamente la corriente que circula a través de un componente, conociendo su valor de resistencia, la resistencia equivalente del circuito y la corriente producida por la fuente de alimentación.

Marco Teórico


Verificación de la ley de Kirchhoff para las corrientes.

Conectar los puentes J25, J27, J28, J29, J30, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 1.

Medir la tensión (V) y la corriente (I) producida por la fuente de alimentación Conectar el amperímetro en lugar de los puentes J25 y J27, de acuerdo al esquema

que se muestra en la figura 2. Medir las corrientes I A1 e IA 2 Con la ayuda de las polaridades de los amperímetros, las tensiones presentes en

los extremos de las resistencias R12, R13 y la tensión de alimentación, definir la dirección de las corrientes I , I A1 e I A2 para el nodo A.

1. Con los datos así obtenidos, ¿se puede afirmar que se verifico el principio de Kirchhoff: −I A1−I A2+ I=0 aplicado al nodo A?

4) Si: I = 23,92 mA Voltaje: 12,37 V Corriente Ia1= 11,43 mA Ia2= 12,40 mA

23,92 – 11,43 – 12,40 = 0,09 ≈ 0

2. ¿Se puede afirmar que el principio de Kirchhoff se verificó también para el nodo B?

1) Si, también en este caso resulta válida la ley de Kirchhoff.

Ir3= 8,37 mA Ir4= 3,20 mA -8,37 – 3,20 + 12,40 = 0,76 ≈ 0

3. ¿La suma de las corrientes que atraviesan las 3 resistencias es igual a la corriente producida por la fuente de alimentación?

3) Si, porque se tiene un circuito en paralelo: la corriente que pasa por R13 mas la que pasa por Ri4 es igual a la corriente de j27 (Ia1) y como I=Ia2 (la corriente que pasa por la otra resistencia es decir R12) + Ia1 (la corriente resultante por la suma de las primeras 2) entonces si se cumple.

Ahora:

Desconectar el puente J25 y conectar el puente j26, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 4

Regular el trimmer R V4 en aproximadamente la mitad de su valor. Medir la corriente producida por la fuente de alimentacion Calcular con la ley de Kirchhoff, utilizando los valores de Ir13 e Ir14 anteriormente

calculados, la corriente que sale del nodo A y que circula a traves de las resistencias R12 y Rv4.

Aplicar la ley de ohm para calcular el valor de la resistencia equivalente de la serie R12 y Rv4

Sabiendo que R12 vale 1KΩ, calcular el valor de la resistencia conectada mediante Rv4

Desarrollo


4. Dicho valor, respecto al valor del trimmer Rv4, vale:

3) la mitad: porque la resistencia no se podía regular y su valor era de 1KΩ

Conectar los puentes J32 y J34, el amperímetro entre 13-14 y el voltímetro entre 15-16, de acuerdo al esquema que se muestra en la figura 5

Medir la tensión y la corriente producidas por la fuente de alimentación Situar el voltímetro para medir la tensión en los extremos de las resistencias R15, R17,

R18. Medir las tensiones en los extremos de cada resistencia, anotando sus valores en la tabla.

Calcular, utilizando el valor medido de I (Vi = Ri * I) de las tensiones presentes en los extremos de las resistencias y anotar los valores en la misma tabla

Sumar los diferentes valores de Vi obtenidos.

5. ¿Con los resultados así obtenidos se puede concluir que el principio de Kirchhoff es V = Vr15 + Vr17 + Vr18?

5) Si, aunque existen leves diferencias entre las 2 tensiones totales debido a los posibles errores de medida.

Vr15 = 2,61 V Vr17 = 3,84 V Vr18 = 5,75 V = 12,27

V = Vr15 + Vr17 + Vr18 12,27 = 2,61 + 3,84 + 5,75 = 12,20 ≈ 12,27

Conectar los puentes J17, J19, J21 y J23 y el amperímetro entre 7-8, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 6

Regular el trimmer Rv3 en su máximo valor Medir la corriente I que atraviesa el circuito Calcular la tensión en los extremos de las resistencias R9 y R10 (Vri = Ri * I) Aplicar la ley de Kirchhoff para determinar la tensión en los extremos de RV3//R11 Aplicar la ley de ohm para determinar el valor de la resistencia RV3//R11 (R=V/I)

6. ¿Cuál es el valor de la resistencia Rv3//R11?

3) 1,1KΩ aproximadamente

Vr9= 10,94 V Vr10= 1,31 V R11= 3,3KΩ RV3= 1KΩ R11//RV3= 0,76 KΩ

Desarrollo


7. ¿La tensión en los extremos de R11//Rv3 ha variado. Por qué?

4) R11//RV3 disminuyó: como la resistencia equivalente disminuyó; en la fórmula V=R*I (Ley de Ohm), V dará un valor menor.

8. Un circuito serie, compuesto por 5 resistencias R1, R2, R3, R4, R5, es atravesado por una corriente de 13,4 mA y alimentado por una tensión de 220V. Conociendo: R1=4,7KΩ, R2= 8,2 KΩ, R3= 220 Ω y R4= 390 Ω, ¿cual es el valor de R5?

2) 2,9 KΩ.

V1=4,7kΩ.13,4mA= 62,98 V

V2=8,2kΩ.13,4mA= 109,88 V

V3=220Ω.13,4mA= 2,948 V

V4=390Ω.13,4mA= 5,226 V

V5 = 220V -V1 - V2 - V3 - V4 ⇛ V5 = 38,966 V

V=R . I⇛R=¿V/R ⇛ R5 = V5/I ⇛ R5 = 38,966 V/13,4mA =2907,91 Ω = 2,9 KΩ

9. Un circuito resistivo serie, de resistencia equivalente 398 KΩ, es alimentado por una tension de 110V. En los extremos de una de las resistencias del circuito se mide una tension de 13V. ¿Cual es el valor de la resistencia?

4) 47 KΩ: 110/398000=2,76x10−4A 13/2,76x10−4=47036,36≈47 KΩ

10. Un circuito resistivo paralelo, de resistencia equivalente de 8,2 KΩ, tiene una corriente de alimentacion de 750mA. Una de las resistencias es atravesada por una corriente de 110mA. ¿Cual es el valor de la resistencia?

4) 56 KΩ: 8,2x103*750x10−3= 6150 6150/110x10−3=55909,09≈56 KΩ

Desarrollo


1 En base a los resultados obtenidos en la práctica No.1 podemos concluir que se logró abarcar todo los conceptos básicos y características de la electricidad por medio de los cuales pudimos realizar una serie de experimentos que lograron cubrir el planteamiento teórico y práctico de dicha actividad. Además, obtuvimos conocimiento acerca de los riesgos de las corrientes eléctricas, sus medidas, simbología, medidas y de qué manera se comporta. También dicha práctica abarco el campo de la seguridad a nivel de electricidad.

Con respecto a la práctica No.2 podemos concluir que pudimos cubrir todo lo estudiado acerca de la electricidad y los diferentes tipos de instrumentos de medición, tanto la forma de conexión, como el uso de cada uno de estos instrumentos. Analizamos el estudio y flujo de la corriente eléctrica por medio de un elemento del laboratorio lo cual nos permitió observar la función de cada uno de los componentes de los circuitos eléctricos y se logro entender ,y razonar el uso de diferentes tipos de instrumentos de medición eléctrica y logramos desarrollar cálculos por medio de formulas establecidas en el contenido propuesto.

2 Luego de haber realizado todos los experimentos, tanto de la práctica No.1 como la práctica No.2, se analizaron los resultados, y estos dieron como era esperado. Se utilizó el multímetro, un instrumento eléctrico para medir magnitudes eléctricas pasivas (resistencias) o activas (voltaje y corriente). Con este instrumento se pueden comparar los valores nominales con los reales por ejemplo de una resistencia, para verificar que esta esté funcionando adecuadamente. Al medir la resistencia del cuerpo, se pudo notar que el resultado era el esperado para todos los casos (manos, codos). Lo mismo para el circuito formado, al medir la corriente y tensión, y la resistencia de Shunt y tensión sinusioidal. Todos los resultados fueron correctos según la teoría. También se conoció el límite de amperaje y tensión que puede resistir el cuerpo y a partir de qué valores es letal. Se pudo concluir básicamente, que al haber realizado estas dos prácticas, se lograron todos los objetivos propuestos.

3 Los objetivos planteados para las prácticas del laboratorio realizadas fueron cumplidos satisfactoriamente, arrojando los resultados esperados. Durante el procedimiento, se utilizaron los instrumentos del laboratorio que proporcionaron los datos requeridos para la resolución de las preguntas planteadas por la práctica realizada. Entre estos instrumentos o equipos se encontró el multímetro, el cual es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y tensiones o pasivas como resistencias, capacidades y otros elementos; éste arrojó todos los valores de las resistencias, corrientes y voltajes requeridos para la experiencia práctica. Se pudieron conocer los valores de corriente y, tensión mínimos y máximos en los cuales comienzan a ser peligrosos para un individuo. Por otra parte, se armaron los circuitos

Conclusiones


mostrados en las figuras proporcionadas por el software de la práctica, de tal manera que se lograron calcular los valores cuestionados en ella, tales como el de la resistencia shunt y el de tensión sinusoidal. Todos estos valores se midieron y calcularon correctamente, logrando así, los objetivos propuestos por las Prácticas No. 1 y No. 2 del Laboratorio de Circuitos Eléctricos I.

4 En base a los resultados obtenidos en la práctica numero 1, podemos concluir que ésta fue realizada de una manera satisfactoria debido a que de ahora en adelante se tendrá una noción de lo que engloba los conceptos básicos de circuitos eléctricos, tales como corriente, voltaje y resistencia. Además, se está consciente de las normas de seguridad que deben tomarse al momento de ingresar al laboratorio de circuitos debido a los efectos letales que pueden producirse en nuestro cuerpo, al trabajar de manera incorrecta con grandes cantidades de energía, ya sea de corriente o voltaje; concluyendo por informar que este aprendizaje servirá de gran ayuda para las próximas prácticas a realizar ya que se tendrá mayor precaución de las normas de seguridad y una mayor comprensión de las unidades y medidas con las que se trabajaran en los siguiente laboratorios.

En la segunda practica repasamos los conceptos teóricos del funcionamiento de los instrumentos de medición analógicos, los cuales poseen un alcance y que si este se vence el dispositivo se puede dañar, por consiguiente se le puede anexar una resistencia shunt en paralelo o serie dependiendo del caso para aumentar el alcance del instrumento, asimismo se repasaron otros conceptos como la sensibilidad y el f.e.m. máximo que puede medir un voltímetro y la corriente máxima que puede medir un amperímetro.

5Para concluir podemos afirmar que tras la realización de esta práctica de laboratorio se han logrado cumplir los objetivos ya que se aprendieron las nociones básicas referentes a los circuitos, como lo son la corriente, el voltaje y la resistencia. Por otro lado, también se aprendió un poco acerca de las medidas bajo las cuales es seguro trabajar con un circuito, así como la nomenclatura, caracterización y funcionamiento de los elementos básicos para la creación de un circuito. También se estudio los aparatos de medición y su alcance tanto analógicos como digitales, donde entra el shunt y su función para la medición del alcance de dichos dispositivos, como lo son el amperímetro y el voltímetro, así como el multímetro que es aquel que combina ambos equipos. En el caso de los equipos analógicos se debe tomar en cuenta la desviación existente en dichos equipos al realizar las medidas concernientes en estos.

Conclusiones


1 Fernando Ojeda 2 Antonio Del Negro 3 Daniel Hurtado 4 Oscar Velásquez 5 Manuel Viloria

Informe 3 Lab Circuitos i

Documents

Transcript of Informe 3 Lab Circuitos i