L2. Circuitos de Corriente Continua

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA II

EXPERIENCIA No: 1

CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA

GRUPO: D1D SUBGRUPO: 2

ESTUDIANTES:

SERGIO CHAPARRO GIGLIO COBUZIO 2061650

SERGIO ANDRÉS PÉREZ BARRIOS 2061639

DANIEL CARVAJAL DOMINGUEZ 2070587

DOCENTE: HUGO MORENO BAYONA

FECHA DEL EXPERIMENTO: 7 DE MAYO DE 2008.

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 21 DE MAYO DE 2008.

BUCARAMANGA, I SEMESTRE DE 2008



RESUMEN Y OBJETIVOS ALCANZADOS

En la presente experiencia, comprobamos en general la veracidad del significado físico teórico

promulgado por la Ley de Ohm para los circuitos sometidos a corriente continua. En lo que

concierne a la temática propuesta por la experiencia en particular, corroboramos el

comportamiento físico propio de la intensidad de corriente y el diferencial de potencial en loscircuitos en serie y en paralelo, así como las propiedades básicas de dichos modos de conexión,

por ende, damos por cumplido el cometido de la experiencia.

TEORÍA

Resistencia eléctrica:

La resistencia eléctrica en general representa la oposición ante la circulación de la corriente

eléctrica presente en un circuito cerrado y su unidad de valores se encuentra expresada en

ohmios. Por la Ley de Ohm, la resistencia se define cómo el cociente entre el diferencial de

potencial eléctrico y la intensidad de corriente.

R=

Resistencias conectadas en serie:

Se dice que dos o más resistencias se encuentran en serie cuando pasa a través de ellas la misma

intensidad de corriente, al tener esta un único trayecto de circulación. Esto quiere decir, que

están conectadas al mismo diferencia de potencial eléctrico, y por lo tanto, dicho diferencial de

potencial eléctrico entre un punto extremo hacia otro corresponde a la sumatoria de las tensiones

presentes en cada uno de las resistencias ubicadas entre esos puntos.

I (

La resistencia en general de un punto extremo a otro equivale a la sumatoria de las resistencias

entre estos puntos.

Resistencias conectadas en paralelo:

Unas resistencias se hallan conectadas en paralelo cuando no comparten un mismo punto de

conexión, y por lo general, se encuentran a cierta distancia en paralelo de una respecto a la otra.

En este caso, todas las resistencias tienen la misma tensión, y como la intensidad de corriente no

tiene una trayectoria única, esta se reparte su circulación entre cada una de las resistencias.

I=



La resistencia en general para las resistencias conectadas en paralelo de un punto extremo al otro,

equivale a la siguiente expresión:

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE EXPERIMENTAL

Como primera medida, registramos los respectivos valores nominales y valores medidos de las tres

resistencias con las cuales trabajaríamos para el ensamblaje del circuito en serie y el circuito en

paralelo, más tarde agregaríamos y tabularíamos el valor nominal y el valor medido de una cuarta

resistencia por exigencia del posterior montaje del circuito serie-paralelo.

Para el circuito en serie, se ubicaron las tres primeras resistencias seguidas una de la otra en la

proto-board y medimos la resistencia equivalente para estas entre los puntos a y b,

respectivamente, el punto inicial y el punto final para dicho montaje. Luego, aplicamos un

diferencial de potencial de 12[V] en corriente continua y medimos la tensión para cada resistencia

en particular, así como la tensión y la intensidad de corriente para todo el montaje, comprobando

satisfactoriamente el valor constante de esta última en un circuito en serie, después tabulamos

todos estos resultados.

Para el circuito en paralelo, realizamos el procedimiento de manera similar al circuito en serie, sin

obviar claro está, la ubicación en paralelo de las tres resistencias respecto una de otra, la

resistencia equivalente para este modo de conexión en especifico, la constancia de el diferencial

de potencial para todo el montaje y la medición de la variación de la intensidad de corriente entre

las ramas del circuito, todos los resultados fueron respectivamente tabulados.

Por último, para el circuito en serie-paralelo se ubicaron las cuatro resistencias en la proto-board

de la siguiente manera: y en serie, en paralelo con respecto a y y en “serie”

con respecto a la correspondiente resistencia equivalente de , y .Se midieron y

registraron las resistencias equivalente en cada segmento, y después de aplicación de un

diferencial de potencial de 12[V], se midió y registró la tensión y la intensidad de corriente para

cada segmento. Para verificar la veracidad física de los valores medidos, se hizo uso del principio

físico que estipula la Ley de Ohm.



TABLAS DE DATOS Y CÁLCULOS

Tabla 1 - Circuito serie

Valor nominal (Ω) 82 150 100 332

Valor medido (Ω) 81,7 149,9 99,7 332,7Tensión (volt) 2,97 5,47 3,624 12,10

Corriente (mA) 36,4 36,4 36,4 36,4

Tabla 2 - Circuito paralelo

Valor nominal (Ω) 82 150 100 34,6

Valor medido (Ω) 81,7 149,9 99,7 34,6Tensión (volt) 12,06 12,06 12,06 12,06

Corriente (mA) 148,6 82,1 119,3 350

Tabla 3 - Circuito serie - paralelo

(

Valor nominal (Ω) 82 150 100 220 232 69,8 289,9Valor medido (Ω) 81,7 149,9 99,7 219,9 231,6 69,9 289,7

Tensión (volt) 1,031 1,877 2,907 9,17 2,910 2,909 12,08

Corriente (mA) 12,7 12,7 29,2 42 12,7 42 42



ANÁLISIS DE DATOS

1. Analizar los resultados experimentales obtenidos para los circuitos serie, paralelo y serie -paralelo, y comprobar la validez de las propiedades de dichos modos de conexión, en lo que serefiere a la resistencia equivalente, tensiones e intensidades.

Circuito en serie:

Para hallar la resistencia equivalente de dos o más resistencias conectadas en serie, simplementerealizamos la sumatoria en general de estas debido que la intensidad de corriente circulante entreestas es constante.

Por otro lado, el diferencial de potencial eléctrico en un circuito en serie se reparte a lo largo delos extremos de las resistencias que lo conforman, a diferencia de la intensidad de corriente queal recorrer solamente una trayectoria su valor resulta constante para todo el montaje.

Con relación a la experiencia, procedimos a medir el valor propio de cada resistencia y de todas en

conjunto haciendo uso del multímetro. Luego, aplicamos un diferencial de potencial eléctrico de12[V], medimos la tensión de cada resistencia en particular y para todo el montaje, de igualmanera, determinamos la intensidad de corriente circulante para el circuito.

Comprobamos efectivamente la veracidad de las ecuaciones que representan la resistenciaequivalente y la tensión en cada resistencia. Para la intensidad de corriente, simplementeaplicamos Ley de Ohm entre el diferencial de potencial eléctrico y la resistencia equivalente.

Circuito en paralelo:

En un circuito en paralelo, la intensidad de corriente se ve obligada a dividirse entre variastrayectorias de circulación, siempre buscando la que le represente una menor resistencia, por esoes de esperarse que en la resistencia menor circule mayor corriente eléctrica y viceversa. Además,esta situación repercute de manera significativa en la resistencia equivalente para dicho montaje,ya que su valor resulta ser menor que la menor de las resistencias. En lo que concierne aldiferencial de potencial, este es constante para un circuito en paralelo.

Respecto a la experiencia, procedimos de manera similar que en el circuito en serie, midiendo elvalor de la resistencia, la intensidad de corriente y la tensión en particular y para todo el montaje.

Puesto que la tensión es constante, procedimos aplicar la Ley de Ohm para hallar la intensidad decorriente para cada resistencia en particular.

Circuito serie - paralelo

Básicamente las propiedades básicas de los circuitos en serie y en paralelo se aplican para estemontaje, basta con reducirlo a un circuito simple y analizarlo desde esa perspectiva. Teniendo encuenta lógicamente la distribución propia de la corriente eléctrica y la tensión para las resistenciasen serie y en paralelo.



2. Para cada uno de los circuitos representados en las figuras 1, 2 y 3, y utilizando los valoresmedidos de las resistencias y de la tensión entre los puntosa y b, calcular la intensidad de lacorriente en cada una de las resistencias y la tensión que soporta cada una de ellas. Comparar el resultado de estos cálculos con los resultados experimentales y justificar las

diferencias, si las hubiere.

Circuito serie

Las resistencias y el diferencial de potencial eléctrico entre los puntos a y b para el

circuito en serie con sus respectivos valores:

(Ω); 150(Ω); 100(Ω); [V]

Por defecto, la circulación de la intensidad de corriente es constante para cada una de las

resistencias conectadas en serie.

I = ; Luego, I =

Por ello, procederemos primero a calcular la resistencia equivalente para dichas resistencias

conectadas en serie, y mediante la Ley de Ohm, hallaremos finalmente la intensidad de corriente

teórica que se define, para el correspondiente caso, como el cociente entre la tensión y la

resistencia equivalente.

( ( ( (

I =

=

( *

36, 4[mA]

Para :

Valor nominal [Ω]: 82; Intensidad (I): ; [V]=

= (82[Ω])( 2,9848[V]

||

Para :

Valor nominal [Ω]: 150; Intensidad (I): ; =

“Esquema propuesto por la

experiencia para el circuito en

serie.”

“Datos registrados en la tabla

1”

“Intensidad de corriente circulante

para los correspondientes valores

de las resistencias conectadas en

serie.



= (150 [Ω])( 5,46 [V]

||

Para

:

Valor nominal [Ω]: 100; Intensidad (I): ; [V]=

= (100 [Ω])( ,64 [V]

| |

Circuito paralelo

Las resistencias y el diferencial de potencial eléctrico entre los puntos a y b para el

circuito en serie con sus respectivos valores:

(Ω); 150(Ω); 100(Ω); [V]

Por defecto, el diferencial de potencial eléctrico es constante para cada una de las resistencias

conectadas en paralelo y la intensidad de corriente que circula en estos es distinta.

= ; Luego, =

=

=

Para :

Valor nominal [Ω]: 82; [V]; [mA]:

*

7[mA]

|| = 1,08%

Para :

Valor nominal [Ω]:150; [V]; [mA]:

“Esquema propuesto por laexperiencia para el circuito en

paralelo.”


2”



*

[mA]

|| = 2,11%

Para :

Valor nominal [Ω]:100; [V]; [mA]=

*

[mA]

|| = 1,02%

Circuito serie - paralelo

Las resistencias , y el diferencial de potencial eléctrico entre los puntos a y b para el

circuito en serie – paralelo con sus respectivos valores:

(Ω); 150(Ω); 100(Ω); ( [V]

Para dicha conexión, se deben tener en cuentas las propiedades características de las resistencias

en serie y en paralelo. Por consiguiente, en los resistores en serie

(Ω); 150(Ω) 100(Ω); [V]

( (Ω)

Las resistencia equivalente para se encuentra en paralelo con , por lo tanto, procedemos a

hallar la resistencia equivalente correspondiente para resistencias en paralelo.

( ()(

()(=

(((((((( = 69,87(Ω)

La resistencia equivalente para Y a su vez corresponde a la sumatoria de la

resistencia equivalente para con

( ( = 69,87(Ω) + ( = 289,88(

Finalmente, hallamos la intensidad de corriente teórica circulante para todas las resistencias, la

cual se define cómo el cociente entre la diferencia de potencial eléctrico entre los puntosa y b y la

“Esquema propuesto por la

experiencia para el circuito serie -

paralelo.”


3”

“Las resistencias se

encuentran conectadas en serie. Po

ende, su resistencia equivalente

correspondería a la sumatoria de

estas.”



resistencia equivalente final, luego, determinamos el error porcentual para dicho resultado con la

intensidad de corriente final experimental registrada en la tabla 3.

( (

( *

[mA]

(((

|| = 0,81%

3. Enuncie unas reglas sencillas para calcular las resistencias equivalentes conjunto de n

resistencias idénticas montadas a) en serie y b) en paralelo.

A. Circuito en serie:

La resistencia equivalente para resistencias conectadas en serie se expresa formalmente cómo

Si las resistencias conectadas en serie son iguales:

, entonces, ( , luego, “Para este caso “N”, es la cantidad de resistencias idénticas conectadas en serie.”

B. Circuito en paralelo:

La resistencia equivalente para resistencias conectadas en serie se expresa formalmente cómo

Si las resistencias conectadas en paralelo son iguales:

Para dos resistencias idénticas conectadas en paralelo:

(( =

=

Para N resistencias idénticas conectadas en paralelo:

,entonces,

(, luego,

Finalmente, =

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la presente experiencia aplicamos los conceptos básicos teóricos soportados por la Ley de Ohm

para el estudio de los circuitos sometidos a una corriente continua, si se tiene en cuenta que

previamente se realizó una comparación minuciosa entre los datos obtenidos experimentalmente



e ideales, cuyo margen de error fue mínimo, culminamos asegurando que nuestra práctica de

laboratorio va de acorde con el comportamiento físico que experimentan, tanto para las

resistencias conectadas en serie y en paralelo , el diferencial de potencial y de la intensidad de

corriente respectivamente.

CONCLUSIONES

A lo largo de la experiencia se evidencia la relación existente entre la intensidad de corriente

circulante y el diferencial de potencial propio de los extremos de las resistencias en particular, así

como del sistema en sí mismo, sin importar las diferencias que puedan acarrear el modo de

conexión de las resistencias, se puede concluir que en ningún momento se presento una

excepción a la argumentación teórica que acompaña a la temática. Por ello, se demostró a

cabalidad que nuestra práctica de laboratorio y posterior realización de su informe fueron

satisfactorias.

OBSERVACIONES

Durante la realización de la experiencia de dicha temática no se presentaron inconvenientes de

ninguna índole. Teniendo en cuenta que la práctica se llevó a cabo de manera idónea y organizada

bajo la supervisión del docente, se garantiza un excelente desempeño en lo que concierne a la

comprobación y soporte de los postulados físico-teóricos de la misma en el presente informe.

BIBLIOGRAFÍA

SERWAY, RAYMOND A. FÍSICA, TOMO II. EDITORIAL MCGRAW-HILL

SEARS, ZEMANSKY. FÍSICA VOLUMEN II. ED AGUILAR

JERRY D.WILSON “FISICA” EDITORIAL PEARSON EDUCACIÓN, SEGUNDA EDICIÓN

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