Manual de Practicas Electridad y Magnetismo

Manual de Prácticas

Laboratorio de: Electricidad y Magnetismo

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato Página 1

I. PREFACIO




Índice

Pag.

Prefacio 2

Índice 4

Datos personales 5

Introducción 6

Práctica 1: Electrostática 7

Práctica 2: Generador Electrostático 13

Práctica 3: Ambientes Gráficos de Simulación 22

Practica 4: Capacitores 29

Practica 5: Instrumentos de Medición

Practica 6: Resistencia y Ley de Ohm

Practica 7: Circuitos RC

Practica 8: Leyes de Kirchhoff

Practica 9: Magnetismo

Practica 10: Inducción Magnética

Practica 11: Circuitos RL

…….




1. Electrostatica

Lugar de realización: Laboratorio Electricidad y Electrónica, Laboratorio Ligeros I

Duración: 1.5 hrs.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo General: El alumno conocerá los fenómenos de la electrostática.

1.1.2 Objetivos específicos: Se construirá un dispositivo (electroscopio) que detecte magnitudes

pequeñas de carga eléctrica, con materiales simples y fáciles de conseguir.

Analizará con electroscopio la generación y transferencia de carga eléctrica.

1.2 MATERIALES Y EQUIPO

1 frasco (preferentemente vidrio) pequeño y seco

1 tapón aislante para el frasco, corcho ó goma (evitar materiales que produzcan electrostática con la

fricción)

1 tramo de alambre conductor de diámetro no muy grueso (también puede utilizarse cable

conductor trenzado para obtener el diámetro deseado.

1 tramo de papel metálico (papel aluminio)

1 paño seco

1 regla de plástico o acrílico

Tijera

Pinza de tipo electricista

Cinta aislante o adhesiva

Globo

Palillo

Aguja

Popote de plástico

Tubito de papel (el alumno lo puede hacer con un tramo de hoja de papel de cuaderno)

Tramo de hilo




1.3 MARCO TEORICO

La materia está compuesta por átomos (átomo: de la raíz griega, indivisible) y estos por partículas elementales

(protón, neutrón, electrón). De las partículas mencionadqas, el electrón posee carga negativa y juega un papel

importante en la física. Cuando se mueven los electrones de un átomo a otro, se produce el fenómeno de la

electricidad. A la cantidad de estos electrones ganados ó perdidos se le llama carga eléctrica y se mide en

Coulomb; 1 C = 6.25 X1018 electrones.

La raíz de los términos "electricidad", "electrón", o "electrónica" viene de ámbar, (material amarillo y transparente en cuyo interior se han encontrado insectos fosilizados) que en la antigua Grecia se denominaba

elektron. Tales de Mileto fue el primero en descubrir la propiedad de atraer pequeños trozos de paja cuando

una barra era sometida a frotamiento. En aquella época no se le encontraba explicación. Así, a la fuerza de atracción hacia el vidrio la llamó vítrea y la del ámbar resinosa.

Benjamín Franklin (1706- 1790) habla de un único fluido. Según esta teoría cada cuerpo tiene la cantidad

justa de fluido eléctrico: al frotar un cuerpo contra otro se produce un desequilibrio quedando uno de los cuerpos con carencia de fluido al que represento con un menos y otro con exceso al que representó con un

más. La carga eléctrica no se crea, sólo se separa. La electricidad positiva era la vítrea y la negativa la resinosa.

Hoy sabemos que el vidrio al ser frotado pierde electrones y queda cargado positivamente, mientras que el ámbar al ser frotado gana electrones y queda cargado negativamente. Franklin uso esto para probar que el

rayo es también producido por fricción entre las nubes y el aire y además inventó el pararrayos.

Desde 1760, Bernoulli, Priestly, y Cavendish concluyeron que la interacción electrostática varía conforme al

inverso del cuadrado de la distancia al igual que interacción gravitatoria. Sin embargo, en 1785 Charles Coulomb (1736- 1806) midió esa dependencia y ahora esta Ley lleva su nombre.

Para detectar la electricidad estática el primer electroscopio fue creado por un médico inglés William

Gilbert quién realizaba experimentos con cargas electrostáticas. Básicamente es un dispositivo que permite

detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción.

Actualmente existe una gran variedad de electroscopios que pueden construirse con materiales simples. Si usted investiga en la red mundial (internet) encontrará fotografías y esquemas para

elaborar alguno de forma simple ó también se puede encontrar videos que le indican paso a paso como

construir uno.

Los laboratorios en los cuales se analizan fenómenos electrostáticos poseen electroscopios que pueden ser más

sensibles o sofisticados que los elaborados artesanalmente.

Las siguientes figuras seleccionadas de la web, muestran estos dispositivos:




Las siguientes imágenes, muestran electroscopios que requieren más habilidad y costo para su construcción.

Como se observa en las imágenes anteriores, es posible construir un electroscopio sencillo con materiales

accesibles, de bajo costo o reciclados.

1.4 DESARROLLO EXPERIMENTAL

Paso 1. Mediante una varilla metálica vertical ó un alambre perfore el tapón aislador y en un extremo haga

una figura circular mientras que en el extremo opuesto haga un doblez para colocar una lámina de aluminio delgada doblada. La varilla debe estar sujeta y completamente aislada incluso del propio frasco de

vidrio.

Paso 2. Recorte una pequeña tira de papel aluminio y dóblela por la mitad. Si la tira es muy rígida, pruebe a unirlas con un hilo en los extremos o un

pequeño aro de fino alambre.

Paso 3. Coloque la tira sobre el doblez de alambre que hizo en el paso 1, de

tal manera que quede al interior del recipiente.




Paso 4. Pruebe su dispositivo acercando un objeto electrizado al extremo del conductor que queda fuera del frasco. La carga se distribuye de manera uniforme en

la superficie de los metales y las laminillas cargadas con igual signo deberán separarse, siendo su separación, una medida de la cantidad de carga que han

recibido.

Experimento 1.

Monta sobre un lápiz o una varita de madera los diferentes materiales que vez en la figura.

Frota la regla con el pelo o ropa sintética que traigas puesta y acerca a cada uno de los materiales que montaste.

Escribe en tu reporte si causa algún efecto y la razón. Si no hay efecto busca una explicación coherente y anótala.

Experimento 2.

Ya que su electroscopio opera correctamente, asegúrese de que esté descargado tocando el conductor exterior con

el dedo. Las hojas caerán a su posición más baja.

Frota una regla de plástico con el pañuelo ó franela seca..

Recuerda que el material de la regla se cargará negativa, mientras que si es una varilla de vidrio se cargará

positivamente.

Acerca la regla al conductor exterior del electroscopio y luego traslada la carga haciendo contacto, registra lo

siguiente.

1. ¿Qué le pasa a las hojas del electroscopio?




2. ¿Qué tipo de carga tienen las hojas?

3. Discuta una forma de dejar carga en el electroscopio sin que se haga contacto y descríbala.

4. ¿La carga del electroscopio es positiva o negativa? Explica cómo puedes saberlo.

Carga la regla mediante fricción frotándola con diferentes materiales y trata de cargar el electroscopio por

inducción, si lo logras explica como lo hiciste y si no lo logras explica cuál sería la causa.

1.5 Cuestionario

1.- Explique otras formas de producir electricidad

2.- Explique 5 aplicaciones de la electricidad estática

3.- Explique el funcionamiento de un pararrayos

4.- Explique al menos dos dispositivos que generan electricidad estática y su función.

5.- Explique la ley de Coulomb

Bibliografía:

Resnick, Halliday, Krane; Física , volúmen 2.

Douglas C. Giancoli; Física para universitarios, volúmen 2




2. Generador Electrostático


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

El alumno conocerá los generadores electrostáticos más comunes y construirá uno

con base en sus competencias.

1.2 Material a Emplear.

Nota: Si el alumno elige construir otro tipo de generador, debe conseguir los

materiales de acuerdo a su diseño.

Una lata vacía ó una pequeña charola para cocinar de aluminio

Un pequeño clavo ó trozo de alambre rígido

Una banda de goma de al menos 1 cm de ancho y de 6 a 10 cm de largo

Un fusible con cuerpo de vidrio delgado

Un pequeño motor

Pegamento instantáneo

Dos cables de unos 25 cm de longitud

Dos piezas de tubo PVC de 3/4 de pulgada de 5 o 7 cm de longitud

Una unión para tubo de 3/4 de PVC

Un conector T de PVC de 3/4 de pulgada

Cinta adhesiva aislante

Un bloque de madera ó plástico aislante

Material adicional según propuesta con base a su investigación.




1.3 Marco Teórico.

Los generadores electrostáticos son dispositivos capaces de generar electricidad estática a altos niveles de

potencial por medio de fricción. Tenían un papel fundamental en las investigaciones sobre la estructura de la

materia en el final siglo diecinueve. El generador de Van der Graaff de la furgoneta fue desarrollado,

comenzando en 1929, en el MIT. El primer modelo fue demostrado en octubre de 1929. La idea básica era

utilizar una correa aislador para transportar la carga eléctrica al interior de una terminal hueco aislada, en

donde podría ser descargada sin importar el potencial ya presente en la terminal, que no produce ningún

campo eléctrico en su interior. La idea no era nueva, pero la puesta en práctica usando una fuente de

alimentación electrónica para cargar la correa era una innovación fundamental que hizo las viejas máquinas

obsoletas. La primera máquina utilizó una cinta de seda y en 1931 una versión capaz de producir 2.000.000

voltios fue desarrollada por van de Graaff.

1.4 Equipo de seguridad requerido:

Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

El diagrama de un tipo de generador se muestra en la figura 1. La

bola de descarga es la lata, la banda es la liga, y todo está montado

usando la T de PVC. Los pasos a seguir pueden ser los siguientes:

PASO1: Usando la T de PVC monte el motor en el interior de tal manera que

el rotor quede dentro de la T de PVC.

PASO2: Perfore la T y coloque el alambre con el fusible de vidrio de tal

forma que la liga que de tensada en forma de banda dentro de la T de PVC.

PASO3: Perfore para colocar las escobillas y el alambre de puesta a tierra

PASO4: Coloque la cubierta metálica ó lata y conéctela a la escobilla para

almacenar carga. Utilice las uniones de PVC y el vaso de plástico para aislar

el metal del cuerpo de la T de PVC.

PASO4: Coloque la cubierta metálica ó lata y conéctela a la escobilla para

almacenar carga. Utilice las uniones de PVC y el vaso de plástico para aislar

el metal del cuerpo de la T de PVC.




1.6 Desarrollo:

Operación del generador electrostático

1.- El motor al hacer girar la banda que va alrededor del vidrio le roba electrones por fricción.

2.- Los electrones robados del vidrio se distribuyen por toda la banda de goma pero esta es aislante y la

distribución de carga no es uniforme sino local donde ocurre la fricción.

3.- La carga generada del vidrio que es positiva atrae electrones del cable en el cepillo superior.

4.- La carga es transferida por la banda hacia la escobilla y de ahí al metal.

5.- La carga por unidad de área es menor y toma la carga almacenando así en el exterior de su superficie la

carga. Así cuánto mayor superficie de la cubierta metálica mayor carga total se almacena.

1.7 Cuestionario:

1.- Encienda el motor y trate de cargar el generador a su potencial máximo y mida la distancia a la cual se

desprende una chispa al tratar de tocar el metal. Reporte sus resultados y tome fotografías.

2.- Investigue al menos 3 generadores electrostáticos y su operación

3.- Explique 5 aplicaciones de los generadores electrostáticos

4.- Calcule en base al área superficial y la distancia de emisión de la chispa de la lata, la carga almacenada.

5.- Investigue el trabajo de Van de Graaff y sus principales aportaciones a la ciencia e ingeniería.

Tarea final de la práctica. Realizar informe del experimento y enviarlo para su revisión al tiempo que se

muestra el desempeño de su prototipo.

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones




3. Ambientes Gráficos de Simulación.


Duración: 1.5 hrs.

1.1Objetivo.

1.1.1 Objetivo General: Conocer un ambiente de diseño gráfico para simulación de circuitos

eléctricos.

1.1.2 Objetivo específico: Armar circuitos sencillos y operar diversos instrumentos de medición


Computadora con software de simulación para circuitos.

1.3 Marco Teórico.

Un elemento eléctrico consiste de un dispositivo con características específicas cuyo

comportamiento puede explicarse en términos de la corriente y voltaje. Los elementos simples se

pueden representar por medio de un bloque con dos terminales. A veces a los elementos se les

llama dispositivos y a las terminales, nodos. Los elementos básicos no pueden subdividirse en otros

elementos.

Los circuitos eléctricos consisten de elementos unidos entre sí en una trayectoria cerrada de forma

que pueda fluir continuamente una corriente eléctrica cuando es alimentado con una fuente de

voltaje. Los elementos se interconectan con alambres conductores para cerrar el circuito y que

fluya corriente. Los elementos pasivos son: el resistor, el capacitor y el inductor.

Ejemplo de un circuito eléctrico:




Para realizar mediciones a un circuito eléctrico, se hace uso de instrumentos de medición de

acuerdo al tipo de análisis que se requiera. De tal forma se pueden utilizar por ejemplo, voltímetro,

amperímetro, óhmetro, osciloscopio, plotter o graficador, etc.

En la actualidad existen diversas plataformas de simulación de circuitos y su utilización y costo

radica en las posibilidades que permite el software. El programa MULTISIM® es un

entorno gráfico de diseño, simulación y análisis de circuitos eléctricos y electrónicos en

computadora. El uso de estos programas permite construir redes eléctricas virtuales, que pueden

ser útiles para realizar análisis de operación y al verificar su funcionamiento correcto construirlo

posteriormente en forma física. La siguiente figura muestra la pantalla del software de simulación

Multisim®.





Ninguno

1.5 Planteamiento:

1. Solicite a su profesor le indique como activar el software en la computadora del laboratorio.

2. Explore el área de trabajo del software, las barras de herramientas y las de instrumentos. Haga

una lista de los recursos que encuentra en cada una de ellas.

3. Comience con pegar algunos elementos pasivos (resistores, capacitores, inductores), todos los

elementos aparecen en forma horizontal, gírelos para ponerlos en posición vertical también (puede

usar las teclas ctrl+R o presionar botón derecho del ratón y elegir). Después de practicar el

pegado de elementos y cambiar su posición borre o inicie un circuito nuevo.

4. De la barra de instrumentos abra cada uno de ellos y describa su operación. Al término de éste

paso, borre toda su área de trabajo o inicie otra sesión.

5. Pegue en su área de trabajo al menos dos componentes pasivos de cada tipo.

6. Busque en la barra de componentes las fuentes de voltaje (pegue una o dos) y el símbolo de

tierra y también péguelo en su área de trabajo.

7. Arme un circuito eléctrico con los componentes que tiene, primero alineando los componentes

de una forma conveniente y después alambrando para interconectarlos. Alambrar el circuito se

hace dando click en la terminal de un elemento y posicionando el ratón en la terminal de otro

elemento.

8. Para activar el circuito oprima el interruptor de simulación o en la barra de menú elija el botón

de simulación y seleccione “run”. Si el circuito está correctamente alambrado y no tiene error, la

simulación se realizará correctamente. Si hay algún error, la simulación enviará un mensaje en una

ventana mencionando el tipo de error. Si esto sucede verifique sus conexiones o los elementos de

su circuito de acuerdo con la información proporcionada por el programa y después intente

nuevamente la simulación.

9. De la barra de instrumentos seleccione dos o tres voltímetros y dos o tres amperímetros y

colóquelos en su circuito para observar mediciones. Pregunte a su profesor la forma correcta de

conectar estos instrumentos.

10. Cuando todo esté conectado y con los instrumentos mostrando las mediciones, llame a su

profesor para que valide su trabajo. El profesor realizará preguntas a cada uno de los integrantes

del equipo para verificar si todos cumplieron con el objetivo.

Para salir del programa cierre todas las ventanas activas, guarde o elimine sus circuitos y cierre el

software.

1.6 Desarrollo:

1.7 Cuestionario:

1. Mencione 5 instrumentos de medición que haya explorado en el software de simulación y

describa brevemente su operación.

2. Mencione 5 barras de herramientas que tenga el software.

3. ¿Qué aplicación puede darle al software?




4. ¿Qué ventajas tiene un circuito simulado sobre uno real?

5. ¿Qué desventajas tienen los circuitos simulados?

6. Elabore conclusiones en equipo para esta práctica.

Al final de la sesión, entregue al profesor, su cuestionario resuelto en una hoja, con el nombre de

los integrantes del equipo para su revisión y evaluación final.

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones.

REFERENCIAS:

Guía del usuario de Multisim®.




4. Capacitores


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

1.1.1 Objetivo General: Comprender el concepto de la capacitancia.

1.1.2 Objetivos específicos: Conocer diferentes tipos de capacitores y su clasificación.

Comprobar la distribución de la carga y energía en arreglos de capacitores.


capacitares de diferentes valores: (uF, nF con voltaje de operación 35 v)

1 tarjeta de experimentación (protoboard). (suministrado por equipo de alumnos) Fig 1

1 Juego de cables caimán (seis) (suministrado por equipo de alumnos)

1 pila 9 v en buenas condiciones.(suministrado por equipo de alumnos)

1.3 Marco Teórico.

El capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Una lámpara de destello

o de luz relámpago, por ejemplo, requiere una breve emisión de energía eléctrica, un poco mayor de lo

que generalmente puede proporcionar una batería. Podemos sacar energía con relativa lentitud (más de

varios segundos) de la batería al capacitor, el cual libera rápidamente (en cuestión de milisegundos) la

energía que pasa al foco. Otros capacitores mucho más grandes se emplean para proveer intensas

pulsaciones de láser con el fin de inducir una fusión termonuclear en pequeñas bolitas de hidrógeno.

La función básica del capacitor es almacenar carga. La cantidad de carga almacenada es proporcional a

la diferencia de potencial aplicada a las placas y a la capacitancia del capacitor como se expresa en la

siguiente ecuación:

Q = CV

Básicamente los capacitores, también llamados condensadores ó filtros, están construidos con dos

placas de material conductor separadas por un material aislante al que se le denomina dieléctrico. Sus

valores están dados en submúltiplos de la unidad de capacitancia (Farad), así tenemos: microfarad,

nanofarad, picofarad.




La capacitancia C depende tanto de factores geométricos (área de las placas y distancia entre ellas)

como de factores intrínsicos del material dieléctrico, representados estos últimos por la constante de

permitividad del material, como lo expresa la siguiente ecuación que representa la capacitancia de un

par de placas planas y paralelas:

Donde A es el área de cada placa, d la distancia que las separa y es constante de permitividad para el

material dieléctrico que separa las placas, constante que está relacionada con la constante de

permitividad del vacío , a través de la constante dieléctrica del material Ke, como se muestra en la

siguiente ecuación:

donde = 8.85 x 10-12 C2/ N m2.

Es importante recalcar que la ecuación anterior de capacitancia solo es válida cuando la distancia entre

placas es mucho menor que el diámetro de cualquiera de sus placas.

Polarización en los Dieléctricos.

En el proceso de carga de las placas del capacitor, se establece un campo eléctrico entre ellas y este

campo polariza a las moléculas de cualquier material que se encuentre entre ellas.

En la polarización, las moléculas en las que normalmente coinciden los centros geométricos de

distribución de carga positiva y negativa, se produce un efecto de desplazamiento de estos centros

geométricos, debido a que el electrón o carga negativa pasa un tiempo mayor en un lado de la

molécula, esto es, se aproxima más a la placa cargada positivamente ya que es atraída por ella y

rechazada por la cargada negativamente. Se dice entonces que la molécula está polarizada.

En caso de que se incremente el campo eléctrico externo, será mayor la polarización de la estructura

molecular.

Si el campo eléctrico sigue aumentando, se puede llegar al grado en que las cargas abandonan la

molécula, pues la fuerza eléctrica que mantiene la estructura molecular es vencida por las fuerzas del

campo eléctrico exterior, así la molécula polarizada pasa a ionizarse y la energía adquirida por las cargas

separadas puede destruir las moléculas, cambiando la composición química del material pudiendo llegar

a manifestarse como un fenómeno de combustión.

El uso del dieléctrico en los capacitores permite incrementar la capacitancia, o capacidad de

almacenamiento de carga, debido a que las moléculas del material aislante, para polarizarse, requieren

de mayor intensidad del campo eléctrico (producido por la carga almacenada en las placas), que las

moléculas de aire.




Trabajo previo.

El alumno realizará la investigación de los tipos de capacitares, sus valores comerciales y el código para

reconocer sus valores a través de éste.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

El profesor explicará la forma de alambrar circuitos en la tarjeta de experimentación (protoboard) y

también explicará el uso del instrumento de medición para conocer los valores de la capacitancia.

.

La tarjeta de experimentación tiene conexiones internas no visibles que aparecen en la siguiente figura.

Las líneas son conductoras. Utilice esta tarjeta para armar sus arreglos de capacitares.

Primero, mida los valores de los capacitores que utilizará en la construcción de los circuitos, identifíquelos

para saber cuáles usará en sus circuitos, anote los valores para comprobar sus resultados en una tabla donde

aparezca: código, características físicas, valor nominal, valor medido, voltaje máximo de trabajo.

PRECAUCIÓN: Los capacitores electrolíticos o polarizados, deben de conectarse con la polaridad apropiada;

esto es, la terminal marcada con más: "+", al punto de mayor potencial en el circuito y la terminal marcada

con menos: "-", al punto de menor potencial en el circuito; de no ser así se corre el riesgo de que el capacitor

EXPLOTE por gasificación del electrolito y acumulación de presión cuando excede su voltaje inverso de

ruptura. En caso de duda consulte con su profesor.

Fig.1 Tarjeta de

experimentación




1.6 Desarrollo:

1- Medición de Capacitancia.

En esta parte de la práctica no se aplica voltaje a los capacitares y se utiliza el medidor de

capacitancias.

Es posible que alguno de los capacitares haya sido utilizado con anterioridad y permanezca cargado todavía,

coloque un resistor de bajo valor resistivo y un valor de disipación medio (5 watts ó más) entre sus

terminales para descargarlo, evite descargarlo uniendo las terminales ó con un conductor, puede dañar el

dispositivo o sufrir una descarga. Sólo cuando los capacitares estén descargados se procederá a medir su

capacitancia con el medidor.

Utilice la tarjeta experimental para construir los arreglos que se describen a continuación.

Arreglo serie. Arme un circuito serie de capacitares con dos valores iguales de capacitancia ya

medidos con anterioridad para saber su valor real y mida el valor de la capacitancia del arreglo, compare con

el valor obtenido teóricamente por medio de las fórmulas. Haga sus anotaciones en

otra tabla. Ahora arme un arreglo serie con dos valores diferentes de capacitancia. Auxíliese con los

diagramas que se muestran. Registre sus resultados

Arme un circuito en serie con cuatro valores diferentes y mida la capacitancia equivalente del arreglo,

compare con los resultados teóricos. Registre su resultado

Arreglo paralelo. Arme un circuito paralelo con dos capacitancias iguales y mida su valor equivalente. Haga

lo propio para dos valores diferentes de capacitancia. De la misma manera compare con los valores obtenidos

teóricamente. Posteriormente construya un circuito paralelo con más de tres capacitores de diferente valor y

obtenga su valor teórico y experimental. Registre también todos los resultados en una tabla con nombre

arreglos paralelo de capacitores.

Arreglo mixto. Arme un circuito mixto con 5 valores de capacitancias y mida su valor equivalente de

capacitancia. Realice el cálculo con las fórmulas y compare resultados. Registre los datos obtenidos en forma

clara y conveniente con nombre arreglos mixtos de capacitores.

Calcule la carga de cada capacitor y la carga total del arreglo mixto que construyó suponiendo que el valor de

la fuente es de 12 volts. No se olvide reportar este ejercicio en su informe.

2- Distribución del voltaje en capacitores.

En ésta parte de la práctica se aplica voltaje a capacitores y el instrumento de medición es el

voltímetro.

3. Cargue un capacitor con el voltaje de la pila, mida el voltaje al mismo tiempo que lo carga, desconecte de

la fuente de voltaje y ahora una las terminales de este capacitor con otro descargado, cuidando de no tocar




las terminales de los capacitares para no descargarlos a través de nuestro cuerpo, también observe que

coincidan las polaridades de ambos capacitares, mida el voltaje entre las terminales (el capacitor se

descargará a través del voltímetro, tome la primera lectura), registre los voltajes de cada capacitor, haga sus

observaciones y explique los resultados con base a la teoría.

Cargue nuevamente un capacitor y realice el mismo procedimiento uniendo los capacitores con las

polaridades invertidas. Mida los voltajes y registre los resultados, explique.

Cargue ahora los dos capacitares con diferente voltaje y lleve a cabo el procedimiento anterior, uniéndolos en

una ocasión con las polaridades iguales y en otra con polaridades opuestas. Registre y elabore conclusiones

con los resultados. Las explicaciones deben aparecer en el reporte de su práctica.

Con los voltajes medidos calcule la carga en los capacitores en cada caso.

Nota: En un circuito donde se conectan varios capacitores, el voltaje total de un arreglo se

repartirá en razón inversa a la capacitancia de cada capacitor, debemos cuidar que el capacitor de

menor capacitancia soporte el voltaje que le corresponda en proporción a los demás. Por ejemplo:

un capacitor de 10 uF en serie con uno de 100 uF, el de 10 uF obtendrá 10 veces más voltaje que

el de 100 uF, por lo que si el voltaje total es de 20 V de la fuente de poder, el capacitor de 10 µF

deberá soportar por lo menos 18,18 V, mientras que el de 100 uF sólo deberá soportar 1.81 V.

1.7 Cuestionario:

1. Un capacitor está conectado a una batería. a) ¿Porqué las placas reciben una carga exactamente de la

misma magnitud? b) ¿Es esto cierto aún cuando tengan distinto tamaño?

2. Si tiene dos capacitores C1 y C2 en los cuales C1 es mayor que C2. ¿Cómo podría hacer para que C1

pueda tener mayor carga?.

3. En un capacitor de placas paralelas, una de las placas tienen carga positiva y la otra negativa. Cada una de

estas placas crea campo eléctrico. ¿Hay campo eléctrico alrededor del capacitor?

4. ¿Cuál es la capacitancia de un conductor esférico simple de radio r?

5. ¿Cómo operan los capacitores variables?

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones.




5. Instrumentos de Medición de Corriente y Voltaje


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

1.1.1 Objetivo General: El alumno aprenderá a utilizar correctamente los medidores de corriente

y voltaje

1.1.2 Objetivos específicos: Realizará mediciones de corriente directa y corriente alterna.


Una fuente de voltaje de CD Y CA de 0 a 20 Volts, y sus cables.

6 Resistores de varios valores:

Una tarjeta de experimentación (protoboard)

Dos multímetros y sus cables.

Software de simulación.

1.3 Marco Teórico.

Dentro de los equipos de medición más importantes para medir voltaje y corriente en circuitos

eléctricos, están: El Voltímetro y el Amperímetro, ya que son herramientas básicas para obtener

los valores de voltaje y corriente en el análisis de un circuito eléctrico. Las características de estos equipos de medición son:

Voltímetro CD. Su conexión es en paralelo con el elemento del cual se desea medir el voltaje. Este

instrumento toma una corriente despreciable, debido a que tiene una alta resistencia interna (por

lo tanto es importante conocer el valor de la resistencia interna). Es muy importante

respetar la polaridad para llevar a cabo una medición. Amperímetro CD. Su conexión es en serie con el elemento del cual se desea medir la

corriente. Tiene una caída de voltaje despreciable, debido a que tiene una resistencia interna muy

baja. Es muy importante respetar la polaridad para llevar a cabo las mediciones. Voltímetro CA. Su conexión es en paralelo al elemento del cual se desea medir el voltaje. Este

tipo de voltímetro no es sensible a la polaridad. Amperímetro CA. Su conexión es en serie con el elemento del cual se desea medir la corriente.

No es sensible a la polaridad.




PRECAUCIONES:

∗ Nunca se debe utilizar un medidor de CA para medir cantidades en CD o viceversa; si esto

sucede, el dispositivo de medición puede dañarse.

∗ Siempre debe utilizarse la escala de medición apropiada para el valor de la cantidad eléctrica

que se desea medir. Si desconoce el valor del voltaje o corriente que desea medir, se

recomienda utilizar la escala de medición más alta. Consulte a su profesor si hay dudas.

Trabajo previo.

El alumno realizará la investigación del código de colores para resistores.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

Registre todos los datos y características de los instrumentos de medición que le sean facilitados

(marca, modelo, no. serie, etc.). Todos los instrumentos de medición se acompañan de un manual de operación y mediante él es posible conocer la precisión y exactitud de las mediciones,

si es posible también registre estos datos en su reporte. Algunas veces es posible encontrar sus características en la www. Si se hicieran mediciones en un laboratorio certificado, los

instrumentos deberían contar con una normalización hecha por una institución para tal fin (por

ejemplo el CENAM), lo cual asegura mediciones con mínima desviación.

1.6 Desarrollo:

1. Arme el circuito de la figura1 y alimente con la fuente de poder de CD a 5 Volts, cierre el

interruptor de entrada y anote las lecturas del voltímetro y del amperímetro en una TABLA.

Figura 1.

Invierta las dos terminales del voltímetro y observe la polaridad. No conecte

permanentemente. Solo toque ligeramente las terminales del voltímetro y observe bien lo que

ocurre. Estas observaciones deberán aparecer en su reporte.




2. Arme el siguiente circuito de la figura 2, alimente con 5 Volts de CD. En este tipo de prueba

se estudiará el efecto del voltímetro de CD con el circuito a medir. Como podemos observar en

el circuito, parte de la corriente proporcionada por la fuente circula por el voltímetro lo que nos

ocasiona un error en la medición, entre mayor sea la corriente que tome el voltímetro, será

mayor el error. Con los valores de corriente y voltaje obtenga el valor de la resistencia interna del

voltímetro. Escriba los valores en una tabla.

Figura 2.

3. Arme el circuito de la figura 3, alimente con 5 Volts de CD. En este tipo de prueba se

estudiará el efecto del amperímetro de CD en el circuito a medir. Como se puede observar

en la figura, la corriente que pasa por el amperímetro produce una caída de tensión en el

amperímetro, esto nos ocasiona un error en la medición. Escriba los valores en una tabla. Con

los valores de corriente y voltaje obtenga el valor de la resistencia interna del amperímetro.

Figura 3.

4. Arme el circuito de la figura 4, alimente con 5 Volts la fuente de poder de CD.

Seleccione la escala adecuada para medir voltaje de CD. Con el voltímetro conectado en

paralelo, medir los voltajes en cada elemento. Escriba los resultados en una tabla.

Seleccione la escala adecuada para medir corriente de CD. Con el Amperímetro conectado en

serie, mida la corriente en cada elemento. Cerciórese de realizar las conexiones correctamente.

También escriba los resultados en la tabla.

Figura 4.

5. Arme el circuito de la figura 5, alimente con 5 Volts la fuente de poder de CA.




Seleccione la escala adecuada para medir voltaje de CA. Con el voltímetro conectado en

paralelo, medir los voltajes en cada elemento. Escriba los resultados en una tabla.

Seleccione la escala adecuada para medir corriente de CA. Con el Amperímetro conectado en serie,

mida la corriente en cada elemento. También escriba los resultados en la tabla.

Figura 5.

6. Opcional. Realice los ejercicios de los puntos 4 y 5 en simulación, elabore una tabla con

los resultados y compare con los obtenidos experimentalmente, también compare con los

resultados teóricos.

1.7 Cuestionario:

1.¿Qué pasa al tener invertida la polaridad en un equipo de medición de CD?

2. ¿Qué ocasiona una inversión de polaridad en un equipo de medición de CA?

3. ¿Qué importancia tiene conocer los valores de corriente y voltaje?

4. ¿Qué diferencia existe entre una alimentación de CD y CA?

5. Investigue ¿que valores de corriente y voltaje son mortales

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones.

Bibliografía:

Resnick, Halliday, Krane; Física , Volumen 2.

Douglas C. Giancoli; Física para universitarios, Volumen 2.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentos de Física. Volumen 2.

Guía del usuario de Multisim®.




6. Resistencia y Ley de Ohm.


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

1.1.1Objetivo General: Comprender el concepto de la resistividad en materiales.

1.1.2Objetivos específicos: Conocer y manejar la clasificación de los resistores.

Comprobar la distribución de la corriente y voltaje en arreglos resistivos.

Aplicar la Ley de Ohm en la solución de circuitos.


multímetro y sus cables.

1 PC con Software de simulación de circuitos.

1 tarjeta de experimentación (protoboard)

resistores de 1000 ohms, ½ watt de disipación

resistores de 10 000 ohms ½ watt de disipación

2 resistores de 22 000 ohms ½ watt de disipación

1 Juego de cables de interconexión (caimán

1.3 Marco Teórico.

Los átomos de un conductor son eléctricamente neutros, pero cuando se unen para formar un sólido,

parte de sus electrones exteriores (enlazados débilmente) no permanecen unidos a los átomos

individuales y se mueven libremente en el sólido. Una analogía siempre útil es considerar los conductores

como tuberías de agua. Entonces por los conductores se puede mover un caudal de electrones, que se

llama corriente. No así en los materiales aislantes.

Para que el agua circule por la tuberías de una casa es necesario aplicar cierta diferencia de potencial

gravitatorio, colocando el tanque arriba de la casa. De la misma forma para que los electrones circulen es

necesario aplicar cierta diferencia de potencial eléctrico.

En la práctica sucede que los circuitos eléctricos son utilizados para modelar flujos (como el sistema

circulatorio humano o el sistema de irrigación en plantas) y una gran variedad de sistemas.

La corriente, puede ser positiva o negativa según el sistema de referencia que se tome y el sentido de

circulación de las cargas. La diferencia de potencial también puede cambiar de signo según el sistema de

referencia. Cada material o combinación de materiales reacciona distinto ante el paso de una corriente o

la aplicación de una diferencia de potencial, y tiene una relación característica propia para la diferencia de

potencial entre sus extremos y la corriente que pasa a través de él.




La Ley de Ohm es una de las leyes experimentales más utilizadas, y plantea justamente una relación

entre la diferencia de potencial y la corriente. La validez de esta ley depende del material, es así que hay

materiales que se llaman óhmicos o no óhmicos. Los materiales óhmicos siguen la ley de Ohm. La figura

muestra una curva característica de un material Óhmico y un no óhmico.

Unidades:

[Diferencia de Potencial, Voltaje ó Tensión] = Volts (V )

[Carga] = Coulomb (C)

[Intensidad de Corriente] = Ampere (A) = C/seg

[Resistencia] = Ohm ()

Resistencia. Al fluir las cargas eléctricas por un conductor, éstas se ven obstaculizadas por las

propiedades del mismo material conductor. La resistencia en un conductor es la medida del grado de

dificultad con que la carga eléctrica fluye a través de él.

La resistencia de un material depende de la longitud, del área transversal y de la característica de

resistencia al paso de corriente eléctrica del conductor (caracterizada por el concepto de resistividad que

se representa con “ρ”)

Resistencia = R = (ρ * Longitud / Área) []

La resistividad del material depende de la temperatura. Esto se puede entender en el caso de los metales

a partir de que a mayor temperatura el flujo de la carga se ve enfrentado a una mayor dificultad para

fluir dado que la energía de la estructura molecular del material se incrementa y con ello, las

posibilidades de choques con otras partículas o moléculas se incrementa.

Para muchos materiales, los conocidos como conductores, la relación entre voltaje y resistencia responde

a la relación conocida como la de Ohm. V = I * R

Para algunos materiales (los llamados no óhmicos) la relación entre voltaje y resistencia puede ser más

complicada.

Un concepto importante aquí es aquel que se refiere a la potencia, el cual se define como la rapidez con

la que se realiza trabajo (Potencia = Trabajo / tiempo) y tiene como unidad el “Watt” [W] Esta potencia

eléctrica considerándola como la potencia que proporciona una fuente al circuito, se define como:

P = V * I = I2 * R = V2 / R.

Trabajo previo.

El alumno realizará la investigación de los diversos tipos de resistores, sus valores comerciales y el código

de colores para reconocer su valor nominal, conocer y haber realizado ejercicios con el software de

simulación de circuitos, solución de circuitos con la ley de Ohm.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

1.- Medición de Resistencia de los elementos resistivos (resistores). El profesor explicará el uso del

medidor de resistencias (ohmetro). Elaborar una tabla y registrar los valores codificados por su color y su

valor medido con el instrumento de medición de cada resistor.

2. Elaborar la curva característica CORRIENTE- VOLTAJE de un elemento óhmico (resistor) y un no

óhmico (diodo semiconductor) con el software de simulación.




3- Arreglos de Resistores en Serie, Paralelo y en Arreglo Combinado.

Se construirán y analizaran varias redes de circuitos, se medirá la corriente, voltaje y potencia en

diferentes puntos. Se confirmarán los resultados obtenidos experimentalmente con los obtenidos

mediante simulación.

El alumno realizará la conexión de las redes propuestas en la tarjeta de experimentación (protoboard).

1.6 Desarrollo:

En esta parte del experimento, no se usa alimentación con voltaje.

En esta parte de la práctica, se hará uso del simulador de circuitos. Todos los valores de

resistores utilizados serán los que midió con el óhmetro (ó lo más cercano al real). Los

circuitos que se armen en el simulador, también se construirán en la tarjeta

experimentadora.

Paso 1. Elabore una tabla de los diferentes resistores utilizados en la práctica. En ella escriba el los

colores que tiene impreso, el valor del resistor según su código, su valor medido con el óhmetro, su

potencia de disipación y el tipo de material con el que están construidos. Para medir la resistencia, el

resistor no tiene que estar alimentado con voltaje, esto daña el instrumento de medición.

Tampoco debe estar interconectado con otro elemento, pues estaría midiendo su valor equivalente en

arreglo con otro u otros.

ATENCIÓN: Para medir voltajes con el voltímetro, deben conectarse sus terminales en paralelo, es decir,

una terminal del voltímetro en uno de los extremos del dispositivo o elemento a medir y la otra terminal

en el otro extremo del dispositivo.

Para medir corriente, la conexión del amperímetro debe ser en serie con el circuito, es decir tendrá que

separar el punto que va a medir para insertar el medidor, es conveniente que la terminal positiva se

conecte al punto de mayor potencial y la negativa al de menor voltaje. Existen dos tipos de corriente y

voltaje, directa y alterna. En ésta práctica se emplea corriente directa.

Paso 2. En el software de simulación elija un resistor de un valor mayor a 10 k ohm y alimente con una

fuente de cd. De acuerdo a la figura.

Coloque un medidor de voltaje y corriente en el circuito. La fuente de cd tomará diez

valores diferentes, cinco positivos y cinco negativos en el intervalo de +10 Volts a – 10

Volts. Elabore una tabla donde coloque los valores obtenidos para corriente y voltaje.

Con estos datos construya una gráfica con los valores de voltaje en el eje “X” y los

valores de corriente en el eje “Y”.

Ahora seleccione un diodo semiconductor en el área de trabajo del simulador como

muestra la figura siguiente: El resistor en serie opera como un limitador de corriente y

evita el corto circuito en un circuito real. Elija un bajo valor del resistor (1 ohm), en la

simulación puede no utilizarse.

Coloque medidores de corriente y voltaje en el diodo semiconductor. El valor del voltaje




de la fuente de cd también tomara 10 valores diferentes en el intervalo +10 Volts y -10

Volts incluyendo +0.6, +0.7, +0.8, (en total diez). Elabore una tabla donde coloque los valores

obtenidos para corriente y voltaje. Con estos datos construya una gráfica con los valores de voltaje en el

eje “X” y los valores de corriente en el eje “Y”.

Paso 3.

Circuito serie:

Con el software de simulación de circuitos arme un circuito serie con dos valores diferentes de

resistencia que haya medido con el óhmetro (seleccione en el simulador el valor más cercano al real),

como se muestra en la siguiente figura, utilice el óhmetro del simulador para saber su valor equivalente,

tome nota.

Deberá realizar el cálculo mediante fórmula. Anote el resultado teórico y el obtenido con el software de

simulación, obtenga el % de error.

Realice otra simulación pero ahora para dos valores iguales de resistencia que también haya medido en

sus resistores y seleccione el valor más cercano al real en el software. Obtenga conclusiones con base al

resultado del valor medido y el de los resistores.

Ahora arme un circuito en serie con cuatro ó más valores diferentes y mida la resistencia equivalente del

arreglo, en el reporte final deberá obtener el resultado teóricamente y comparar con los resultados de

simulación y prácticos.

A continuación haga el experimento pero ahora con resistores reales en su tarjeta de experimentación.

Mida los valores equivalentes con el óhmetro.

Todos los integrantes del equipo de alumnos deben realizar al menos un arreglo de resistores en el

programa multisim.

Circuito paralelo:

Arme un circuito paralelo de resistores con dos valores diferentes en el software de simulación, tal

como muestra la siguiente figura, mida el valor de la resistencia equivalente y compare con el valor

obtenido teóricamente. Recuerde que deberá comprobar experimentalmente por lo que los valores que

elija deberán ser semejantes a los que midió. Arme un circuito con dos valores iguales y mida su valor

equivalente. Obtenga conclusiones.

Arme un circuito paralelo con cuatro o más valores diferentes y mida la resistencia equivalente.

Los mismos arreglos paralelos serán armados en la tarjeta experimentadora con resistores reales para

obtener su valor equivalente. De la misma manera compare con los valores obtenidos teórica y práctica.

Arreglo combinado. Arme un circuito mixto con 6 ó más valores de resistencia y mida su valor

equivalente. Realice el cálculo con las fórmulas y también de manera práctica. Compare resultados.

Es conveniente que todos los resultados anteriores se registren y se ordenen en tablas.




Realización sólo en simulación.

Construya el circuito siguiente con el software de simulación, alimente con una fuente de corriente

directa de 12 V.

En un circuito serie, la corriente es la misma en todo el circuito y el voltaje de la fuente es

igual a la suma de todas las caídas de voltaje que existe en cada resistor.

Coloque medidores de voltaje en todos los resistores y compruebe que la suma es igual al

voltaje de la fuente. También coloque amperímetros en dos puntos diferentes del circuito y

compruebe si efectivamente la corriente es igual en todos los puntos del circuito. Anexe en

su reporte la ilustración o foto de su circuito con medidores y valores. Para fines de

comparación, obtenga la corriente mediante la ley de Ohm.

En un circuito paralelo el voltaje es el mismo en los extremos de los elementos o

dispositivos del arreglo y la corriente tiene derivación por cada una de las ramas del

circuito. Coloque un voltímetro entre los puntos b y d para conocer el voltaje, y un

amperímetro por cada una de sus ramas para obtener el valor de las corrientes. La

alimentación de cd es 12 V. Compruebe mediante la ley de Ohm: primero obtener el

valor equivalente del resistor y calculando la corriente total del circuito. Para fines de

comparación de resultados, la suma de las corrientes medidas en cada rama del

circuito debe ser igual a la corriente total del circuito.

Arme una red en su simulador como la de la figura y coloque

medidores de voltaje y corriente en todos los puntos importantes. La

alimentación de cd es 12 V entre los puntos a y b para el primer caso y

proponga un valor diferente de voltaje (entre 10 V y 20 V) para las

terminales c y d. Como evidencia anexe una foto o ilustración en su

reporte.

1.7 Cuestionario:

1. Enuncie la ley de ohm.

2. ¿En qué circunstancias conviene conectar los resistores en serie?. ¿Y en paralelo?

3. ¿Es la resistencia del filamento mayor o menor en una lámpara de 500W que en una de 100W? Ambas

están diseñadas para operar a 120 V.

4. ¿Qué evidencia experimental puede aportar para demostrar que las cargas eléctricas en la electricidad

de corriente y las de electrostática son idénticas?

5. Se le da un cubo de aluminio y acceso a dos terminales de batería. ¿Cómo las conectaría al cubo para

cerciorarse de obtener a) una resistencia máxima b) una resistencia mínima.

6. Investigación breve sobre resistores variables y otros tipos de resistores (termistores, fotoresistores, etc)




1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones

Bibliografía:

- Raymond A. Serway; Electricidad y Magnetismo

- Resnick, Halliday, Krane; Física , volúmen 2.

- Douglas C. Giancoli; Física para universitarios, volúmen 2




7. Circuitos RC.


Duración: 1.5 hrs.

1.2 Objetivo.

1.2.1Objetivo General: Analizar un circuito Resistivo-Capacitivo paralelo.

1.2.2Objetivos específicos: Analizar el comportamiento de carga y descarga de un

capacitor

Obtener la constante de tiempo de un circuito RC


1 Generador de señales

1 Osciloscopio

1 multímetro para medir capacitancia y resistencia.


1 capacitor (C1) =10 nF = 0.001 uF

1 capacitor (C2) =100 nF = 0.01 uF (El siguiente material será suministrado por alumnos)


1 Resistencia (R1) =10 KΩ ½W

1 Resistencia (R2) = 47 KΩ ½W


1 Resistor variable (R4) = 10 KΩ (Preset, trimpot ó potenciómetro miniatura)

1.3 Marco Teórico:

Consideremos un circuito RC serie como el que se muestra en la figura 1, consistente en una

resistencia R, un condensador C y una fuente de voltaje.

La fuente de voltaje alimenta al circuito con una diferencia de potencial variable en el tiempo V(t).

Para simplificar el problema supondremos que la fuente utilizada es ideal.

Figura 1 – Esquema de un circuito RC.




Suponiendo que la resistencia R sea óhmica, la caída de potencial entre sus extremos, para todo

instante de tiempo, está dada por:

)()( tIRtVR (1)

Para el condensador C, la caída de potencial entre sus bornes es proporcional a la carga eléctrica

total almacenada entre sus placas:

C

tqtVC (2)

Aplicando la segunda ley de Kirchhoff al circuito, se obtiene:

0C

tqtIRtV0)t(V)t(V)t(V cr (3)

Por otro lado, la corriente eléctrica es, por definición, la cantidad de carga eléctrica que circula por

un conductor por unidad de tiempo. Cuando este conductor está conectado a un condensador, la

carga que lo atraviesa se acumula en la placa a la que llega. De ahí tendremos que la corriente que

circula por el condensador es la derivada de la carga q(t) del condensador respecto al tiempo:

dt

tdqtI (4)

Sustituyendo la ec. 4 en la ec.3 se obtiene la siguiente ecuación diferencial que gobierna el

comportamiento del circuito:

R

)t(V

RC

)t(q

dt

)t(dq (5)

Carga y descarga de un condensador.

Consideremos en primer lugar lo que sucede cuando se utiliza una fuente de corriente continua.

Para el circuito de la figura 2(a) supongamos que el condensador esta inicialmente descargado y

que en el instante t = 0 se cierra el interruptor S. La corriente inicial Io en el circuito estará dada

por:

R

)0(V)0(Io

Cuando el condensador se carga hasta su valor máximo, figura 2b, la corriente en el circuito es

cero, y se obtiene la carga máxima: CVQ




Figura 2 – Análisis de la carga de un condensador.

Resolviendo la ec. (5) se obtiene la siguiente expresión para la intensidad de corriente:

t

eR

V)t(I (6)

donde RC es la constante de tiempo del circuito.

En términos del voltaje del capacitor tenemos que la ecuación del comportamiento temporal del

voltaje y de la carga del capacitor es:

(

) (6´)

Consideremos ahora el circuito de la figura 3. Inicialmente el condensador tiene su carga máxima

Q, figura 3(a). Cuando se cierra el interruptor S, el condensador comienza a descargarse a través

de la resistencia. Aplicando la segunda ley de Kirchhoff, se obtiene la siguiente ecuación diferencial:

C

q

dt

dqR (7)

Integrando la ec. (7) se obtiene:

/teRC

Q)t(I

donde nuevamente RC es la constante de tiempo del circuito.

Figura 3 - Circuitos para analizar la descarga de un condensador.




Trabajo previo.

Investigar sobre la operación del osciloscopio y el generador de señales.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

1.-Mida con el óhmetro el valor de cada resistencia y anote su valor. R1= ______ , R2=_______ ,

R3= _________

2.-Con el Medidor de capacitancias mida la capacitancia de los capacitores. C1=_______

C2=_______ V3=________

3.-Conecte la terminal del generador en la salida TTL para obtener una señal cuadrada y seleccione

1 Khz con la perilla de frecuencia. Conecte la terminal del osciloscopio de dos canales al circuito RC

como se muestra en la figura 4. Use R=1 KΩ y C=100 nF. (No olvide conectar correctamente la

tierra del circuito)

4.-Encienda el generador y el osciloscopio y oprima el botón de autoset en el osciloscopio.

Observe ambos canales y reporte la forma de onda de cada canal. Tome una tabla de los valores

para 3 diferentes valores de tiempo, moviendo la frecuencia entre 0 y 10 Khz.

5.-Repita los pasos 3 y 4 cambiando C= 10 nF y R=1 KΩ reporte la forma de onda obtenida.

6.-Repita los pasos 3, 4 usando C= 100 nF y R=47 KΩ

7.-Finalmente repita los pasos 3, 4 usando C= 100 nF y el resistor variable R=[ 0-10 KΩ ] en lugar

del resistor fijo. Gire el potenciómetro para variar el valor de R y observe en el osciloscopio.

Registre sus observaciones. En cada caso Mueva la frecuencia de 0 a 10 Khz y reporte las formas

de onda obtenidas.

8.-Simule el circuito RC usando el programa de multisim® y compare los resultados.

Figura 4




1.6 Desarrollo:

Carga del capacitor.

Arme el siguiente circuito en el simulador de circuitos.

Alimente el circuito con una onda cuadrada de forma tal que:

La frecuencia del generador sea de 1khz.

Seleccione los valores de R= 1kΩ y C= 10 nF. Por lo que t= RC = 10 u seg. Observe la forma de onda y compare con lo visto en osciloscopio.

Varíe los valores de R = 47 KΩ y C = 100 nF. Compare la forma de onda de lo obtenido en el osciloscopio.

Los resultados de las simulaciones repórtelos en el informe de la práctica.

Descarga de un capacitor.

Arme el circuito de la figura 5 en el simulador.

Figura 5.

Esquema del circuito experimental para analaizar descarga de un condensador.

Una vez construido el circuito, hay que activar la condición inicial del condensador. Este valor es la

tensión que queremos tenga el condensador en el momento de iniciar descarga. (Por ejem. 10V)

XFG1

R1

1kOhm

C1

1uF

XSC1

A B

G

T

R1

1kOhm

C1

1uF




Seleccionar el menú “Transient Análisis” que está dentro del menú “Simulate”

Una vez seleccionado este menú aparecerá una ventana para indicar los parámetros

+ “Inicial Conditions”. Son las condiciones iniciales. Hemos de escoger “user defined” (definidas por

el usuario).

+ “Stara Time”. Indica en que instante de tiempo queremos que empiece la simulación. En nuestro

caso al inicio de todo ( 0 segundos).

+ “End Time”. Indica hasta que instante queremos simular. En nuestro caso será 0.01 s.

+ “Maxim time step settings”. Este apartado se refiere al paso de integración que utilizará el

programa para resolver las ecuaciones diferenciales del circuito.




El siguiente paso es indicar que variables queremos simular. Para esto iremos al submenú

OUTPUT VARIABLES.

Las variables se refieren a las tensiones de estos nodos. Para saber el número de un nodo

determinado hay que hacer “click” con el ratón dos veces encima de él.

Ahora se puede iniciar la simulación. Para esto hay que hacer “click” sobre “Simulate”.

Al activar el botón simulate, el resultado de la simulación es el siguiente. Activando los cursores se

abre una ventana lateral en que se da información detallada de la señal.




1.7 Cuestionario:

1.-Demuestre que el tiempo de carga ó descarga de un capacitor es de 5RC

2.- Demuestre porqué, el circuito RC es un integrador

3.-Investigue 5 aplicaciones de un circuito RC

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones:

Bibliografía:

- Raymond A. Serway; Electricidad y Magnetismo.

- Resnick, Halliday, Krane; Física , Volumen 2.

- Douglas C. Giancoli; Física para universitarios, Volumen 2.

-Halliday, Resnick, Walker; Fundamentos de Física. Volumen 2.

-Guía del usuario de Multisim®.




8. Leyes de Kirchhoff.


Duración: 1.5 hrs.

1.1Objetivo.

1.1.1General: Aplicar las Leyes de Kirchhoff.

1.1.2Objetivos específicos: Análisis de corriente y voltaje en redes resistivas con más de una

fuente.

Utilización de las Leyes de Kirchhoff en otras aplicaciones.


1 multímetro y sus cables.

1 fuente de alimentación de C.D.


Material: (suministrado por el alumno)

1 tarjeta de experimentación (protoboard)

5 ó 6 resistores de diferente valor mayores de 5 kilo-ohm

1 Juego de seis cables de interconexión (caimanes)

Alambre calibre 22 de desecho o reuso para conexiones en la tarjeta de experimentación (puede

ser alambre telefónico)

1.3 Marco Teórico.

Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes básicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) para circuitos de baja frecuencia. Forman la base de la Teoría de Circuitos y de gran parte

de la Electrónica.

1) Ley de Kirchhoff para los nudos o de las corrientes. (Un nodo ó nudo en un circuito es

un punto en el que confluyen varias corrientes). La suma algebraica de las corrientes que inciden en un nodo, consideradas todas ellas entrantes o todas ellas salientes, es cero (ley de conservación de la carga).

Figura 1. Nudo en el que confluyen cinco ramas.




La aplicación de esta ley al nudo de la figura 1 puede expresarse en la forma

1 2 3 4 5 0I I I I I (1)

De forma análoga a la ley anterior, podremos expresarla simbólicamente

0nudo

j

j

I (2)

donde Ij es la corriente que entra por la rama j-ésima.

2) Ley de Kirchhoff para las mallas o de las tensiones. En un circuito cerrado o malla, la suma algebraica de las diferencias de potencial entre los extremos de los diferentes elementos, tomadas todas en el mismo sentido, es cero (ley de conservación de la energía).

El sentido de la corriente de malla es indicado por una flecha como se muestra en la figura 2.

Esta ley se puede expresar simbólicamente como:

0malla

i

i

V (3)

Siendo: Vi la diferencia de potencial entre los extremos del elemento i-ésimo.

El puente de Wheatstone:

El puente de Wheatstone es un circuito frecuentemente utilizado cuando se quieren medir pequeñas

desviaciones de una magnitud eléctrica respecto de un valor nominal. Su estructura se representa en la figura 3.

Figura 3. Puente de Wheatstone.

Se dice que un puente de Wheatstone está equilibrado cuando no circula corriente por la rama central b-

c; es decir cuando Vb=Vc y el voltímetro que forma la rama central marca cero (V=0). Se puede demostrar fácilmente que el puente está en equilibrio cuando se cumple

Figura 2. Malla de un circuito

eléctrico.




1 3

2 4

.R R

R R (4)

Como por la rama bc sólo interesa saber si pasa o no corriente, el voltímetro se suele sustituir por un

galvanómetro.

Un potenciómetro, cuyo esquema se muestra en el figura 4, es una resistencia eléctrica sobre la que se han tomando tres terminales, uno de ellos, el central, es deslizante. Entre los terminales 1 y 3, siempre

tendremos la misma resistencia, pero entre los terminales 1 y 2 y entre los terminales 2 y 3, la resistencia eléctrica variará conforme desplacemos el contacto deslizante. Una resistencia variable puede obtenerse

utilizando el terminal central y cualquiera de los extremos.

Figura 4. Esquema de un potenciómetro.

Nota: Si el contacto deslizante está en un extremo, una de las dos resistencias variables que podemos

formar con un potenciómetro es cero o cercana a cero. Si sometemos esta resistencia a una tensión, circulará por esta pequeña resistencia una elevada corriente, que puede deteriorar el potenciómetro. Por

tanto, es aconsejable, al comenzar a trabajar con un potenciómetro, colocar el cursor

deslizante en una posición intermedia.

*Información obtenida de la www. (Física Aplicada: Técnicas Experimentales Básicas).

Trabajo previo.

Conocer y haber realizado ejercicios con el software de simulación de circuitos y también conocer y aplicar las

leyes de Kirchhoff en la resolución de circuitos.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

En esta parte de la práctica, se hará uso del simulador de circuitos.

Arme una red en su simulador como la de la figura siguiente y obtenga un análisis de sus voltajes en cada

uno de los nodos y corrientes en cada una de las ramas. La alimentación de las fuentes es de 3 Vcd y 5 Vcd

respectivamente ó dos valores diferentes que no sean mayores a 10 volts. Los valores de los resistores que

sean mayores de 5 kΩ. Elija de los valores de sus resistores que usted trajo para esta práctica.

Recuerde que tiene que anotar en su reporte los valores codificados mediante colores y los valores medidos

de sus resistores.

Su profesor puede proponer un arreglo diferente si lo cree conveniente.




Para obtener los resultados teóricos aplique las leyes de Kirchhoff.

También se utilizará el medidor de potencia (wattmetro) del simulador para saber el consumo de cada

resistor en el circuito y de manera teórica se obtendrán con el valor de corriente y voltaje en el elemento en

cuestión.

Al término de las simulaciones procederá a armar en su tarjeta el circuito y aplicar voltaje

PRECAUCIONES:

Nunca se debe utilizar un medidor de CA para medir cantidades en CD o viceversa; si esto sucede, el

dispositivo de medición puede dañarse. Siempre debe utilizarse la escala de medición apropiada para el valor de la cantidad eléctrica que se

desea medir. Si desconoce el valor del voltaje o corriente que desea medir, se recomienda utilizar la escala de

medición más alta.

1.6 Desarrollo:

Ya que terminó de hacer las simulaciones con el software, proceda ahora a trabajar con los

dispositivos y su tarjeta protoboard.

Arme la misma red anteriormente simulada con componentes reales y realice las mediciones

experimentalmente. Trabaje con cuidado y evite generar corto circuito, las fuentes se dañan cuando esto

sucede. Antes de realizar una medición con los instrumentos verifique la conexión y la escala utilizada, la

mayoría de las veces se dañan los amperímetros por no verificar las conexiones.

Antes de realizar una medición de corriente pida que el profesor revise su circuito para evitar

avería en el amperímetro.

Como sólo cuenta con un medidor, tendrá que realizar la medición en cada uno de los puntos

que muestra el diagrama, un punto a la vez y después otro y así sucesivamente.

Para utilizar el multímetro como amperímetro, la mayoría de las veces es necesario cambiar la

punta de prueba a otro socket conector y elegir la escala adecuada de acuerdo con los

resultados obtenidos en su simulación. Pregunte a su profesor si tiene dudas.

Recuerde las conexiones internas de la tarjeta de experimentación




Resultados:

Almacene sus datos en tablas elaboradas por usted mismo.

Puente de Wheatstone.

Utilizando una fuente de tensión, un multímetro utilizado como voltímetro, tres resistencias fijas y un

potenciómetro para obtener la resistencia variable, constrúyase el circuito de la figura 3. Cambie el cursor

del potenciómetro, hasta conseguir equilibrar el puente, haciendo que el voltímetro marque cero.

Conseguido el equilibrio, deshaga el circuito y mida con el multímetro el valor de la resistencia variable, R4,

que ha equilibrado el puente. Compruébese que en el equilibrio, y dentro de los márgenes de error, se

cumple la relación dada por la ecuación (4).

Demuéstrese teóricamente la ecuación de equilibrio (4). Para esto, refiérase a la figura 3 y téngase en

cuenta que, al no circular corriente por la rama central, la corriente Iab es la misma que la Ibd, y la corriente

Iac es igual que la Icd. Así, Iab(R1+R2) debe ser igual a Iac(R3+R4), ya que la diferencia de potencial o tensión

en los extremos de ambas ramas es la misma porque sus extremos están unidos y esta tensión viene dada

por la fuente V0.

En ocasiones se utiliza el puente de Wheatstone (figura 3) para determinar el valor de un resistor

desconocido utilizando dos valores iguales de resistor en la posición R1, R3 y el potenciómetro (resistor

variable). Porque al encontrar entre los nodos intermedios valor de voltaje cero las corrientes que circulan

por las ramas es igual y asegura que el valor del resistor variable es igual al desconocido.

Opcional: Si dispone de tiempo en laboratorio realice la simulación del puente de Wheatstone.

NOTA: Recuerde que el presente es un protocolo de práctica y que el informe tiene que ser de acuerdo a

como se lo ha pedido su profesor.

1.7 Cuestionario:

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones

Bibliografía:

- Raymond A. Serway; electricidad y Magnetismo

- Resnick, Halliday, Krane; Física , volúmen 2.

- Douglas C. Giancoli; Física para universitarios, volúmen 2

-Halliday, Resnick, Walker; Fundamentos de Física. Volumen 2.




9. Magnetismo.


Duración: 1.5 hrs.

1.1Objetivo.

El alumno conocerá los conceptos generales del magnetismo y algunas aplicaciones.


1.2.1Material para construir motor de agua

1 Pequeño recipiente para agua.

1 Pedazo de alambre de cobre para construir dos electrodos o dos pequeñas láminas de cobre

1 Imán (de preferencia en forma circular).

Sal

Pila de 9 volts o fuente de alimentación

1 Juego de caimanes.

1.2.2 Material para construir motor eléctrico sugerido.

50 cm de alambre magneto calibre 22

1 tramo de cinta de aislar

1 navaja

1 pinza de punta.

2 clip metálicos.(ó 2 pequeñas ménsulas que sirvan como soporte de la bobina. Ver foto en el

procedimiento)

1 pila AA de 1.5 V

1 imán (de preferencia circular, como el de la parte posterior de una bocina).

Nota: El equipo de alumnos puede construir otro tipo de motor eléctrico diferente al sugerido. Por lo que el

material a usar, será seleccionado de acuerdo con su diseño.




Usted puede buscar información para realizar un motor eléctrico con otros materiales y realizar un prototipo

diferente. Lo importante es observar la combinación de los efectos de campo magnético y eléctrico para crear

movimiento.

1.3 Marco Teórico.

El magnetismo es un fenómeno físico muy conocido desde la antigüedad por el que los materiales ejercen

fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. ¿Y cómo se crean los campos magnéticos?

La naturaleza fundamental del magnetismo es la interacción de cargas eléctricas en movimiento. A diferencia

de las fuerzas eléctricas, que actúan sobre cargas eléctricas ya sea que estén en movimiento o no, las fuerzas

magnéticas se producen debido a cargas en movimiento.

Los efectos de los materiales magnéticos fue conocido por los griegos y observados por vez primera en la

ciudad de "Magnesia del Meandro " en Asia Menor, de ahí el término magnetismo.

En el siglo XII ya se conocía el experimento donde se suspendía un trozo de magnetita en forma de aguja y

giraba para apuntar aproximadamente al polo norte geográfico (brújula). A partir de estos experimentos se

dedujo que los imanes tienen dos polos inseparables, sur y norte y que polos opuestos se atraen y polos

iguales se rechazan, pero sobretodo, saber que el polo sur magnético está ubicado cerca del polo norte

geográfico.

Otro fenómeno importante es cuando colocamos una brújula cerca de un alambre portador de corriente, la

aguja de la brújula indicará la dirección del campo magnético cercano al alambre.

Es así como estas observaciones nos permiten ver la relación entre los fenómenos magnéticos y eléctricos.

Aunque las fuerzas eléctricas y magnéticas son muy diferentes entre sí, utilizamos la idea de un campo para

describir ambas clases de fuerza.

Al igual que el campo eléctrico, el campo magnético es un campo vectorial, esto es, una cantidad vectorial

asociada con cada punto del espacio.


Zapato cerrado.

1.5 Planteamiento:

Construcción de un sencillo motor eléctrico.

1. Con el alambre magneto construya una bobina de 5 vueltas y un diámetro de 2 a 3 cm. Utilice algún

objeto cilíndrico para formar las espiras de tal manera que forme una especie de dona. Construya

otra con 10 vueltas.




2. Utilizando los clip de alambre construya unos soportes para la bobina (también puede construir unos

soportes de lámina o utilizar unas pequeñas ménsulas). Los soportes pueden ir sujetos a la pila con

cinta aislante o utilizar una base y fijarlos en esta, como se muestra en las figuras. Los extremos de

la bobina deben rasparse para retirar el barniz del alambre y hagan contacto con los clip. Conecte la

pila en los soportes y acerque el iman a su bobina. Realice sus observaciones de acuerdo con la

polaridad de la pila y el sentido en el que gira la bobina. Coloque el iman en diferentes posiciones

para encontrar la posiciòn más eficiente

1.6 Desarrollo:

Elaboración de un motor de agua.

El experimento se basa en el efecto de las reacciones electroquímicas y la fuerza que se presenta en una

partícula con carga eléctrica cuando atraviesa un campo magnético, el resultado es el movimiento en

forma circular por lo que se observa que un líquido da vueltas.

1 Deposite una mezcla de agua con sal en un recipiente pequeño (vaso de plástico transparente, etc).

2 Coloque los electrodos en el interior del vaso. Los electrodos se conectan a una pila o fuente de

alimentación (tenga precaución de no hacer contacto entre los electrodos).

3 Vierta algunas partículas pequeñas (puede ser un poco de pimienta molida, canela molida o polvo de

gis) al interior del recipiente y observe si hay movimiento. Anote sus observaciones y explique el porqué

del movimiento.

La figura de la derecha es un esquema del comportamiento de una carga dentro de un campo

magnético, en ella se observan los vectores que actúan en ella.




1.7 Cuestionario:

1. Investigue el experimento de Oersted y expréselo en sus palabras.

2. Explique los tipos de motores que existen

3. Describa las partes de un motor eléctrico y su operación

4. Diga 5 aplicaciones del magnetismo

5. Explique a que se debe que algunos materiales tengan propiedades magnéticas

6. Independientemente si el segundo experimento se obtiene de acuerdo a lo esperado o no.

Explique el efecto que sufre una partícula cargada que se mueve con una determinada velocidad,

cuando entra a un campo magnético uniforme.

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones

Referencias

Resnick. Halliday. Krane. Física Volumen 2 %a. Edición. Editorial Patria.

http://tetraedro.wordpress.com/2007/02/05/experimentos-de-magnetismo-el-motor-

magnetohidrodinamico/




10. Induccion Magnética


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

El alumno conocerá los conceptos generales de la ley de Faraday.


Construcción de un generador eléctrico

1 Imán de herradura

1 Un eje con mecanismo de manivela 1 Par de carbones como colectores

1 Bobina de alambre magneto 1 Led

Equipo: 1 Voltímetro

1.3 Marco Teórico.

La inducción electromagnética es el fenómeno descubierto por Michael Faraday mediante el cual se

genera una fuerza electromotriz en un objeto expuesto a un campo magnético variable. De tal modo, si

dicho objeto es un conductor, se obtiene una corriente eléctrica inducida. Entonces la magnitud del

voltaje inducido es directamente proporcional a la variación del flujo magnético (Ahora se le conoce como

Ley de Faraday). Así mismo, Heinrich Lenz demostró que la corriente debida a la f.e.m. inducida se

opone al cambio de flujo magnético. La aplicación son los generadores eléctricos.

Trabajo previo

El alumno investigará la forma en que funciona un motor eléctrico y sus partes más importantes que lo

constituyen. Es importante la interacción de campos eléctrico y magnético.


Zapato Cerrado.

1.5 Planteamiento:

1.- Identifique las partes del generador como lo ilustra en la figura 1.




Figura 1. Elementos del generador.

2.- Arme el generador montando las escobillas como se muestra (color negro), coloque el imán de

herradura cubriendo la bobina como se ilustra en la figura 2.

Elabore un diagrama de las partes del generador y la forma como se interconectan entre sí.

Identifique las separaciones que hay en el rotor de la bobina y en qué momento hacen contacto

con las escobillas. Antes de salir de laboratorio, muestre al profesor su diagrama para validarlo.

Es importante observar los colores de los receptáculos donde se insertan las escobillas, así como su

conexión entre ellas por la parte de abajo (esto nos permitirá saber si se genera corriente alterna

C.A. o corriente directa C.D.)

Figura 2. Generador armado.




1.6 Desarrollo:

3.- Comience a girar la manivela a diferentes velocidades y direcciones. Coloque el voltímetro en la escala

de AC en voltímetro. Reporte sus resultados.

Voltaje Velocidad/sentido

4.- Cambie la posición de los bornes a los colores azul y negro. Elija el tipo correcto de corriente

(CA/CD) en el voltímetro. Gire la manivela nuevamente en diferentes velocidades y direcciones.

Registre en una tabla similar a la del punto 3.

5.- Conecte un LED y observe si este enciende y explique sus resultados. Si no enciende, también

de una explicación.

6.- Reporte sus conclusiones.

1.7 Cuestionario:

1.- Demuestre las leyes de Faraday, Lenz y Henry en forma matemática

2.- Realice una búsqueda del diagrama de un generador simple y compare con el que usted realizó.

Anote sus diferencias

3.- Explique la función de cada una de las partes de un generador

4.- Investigue otras 5 formas de generar electricidad sin usar magnetismo.

5.- Investigue 5 aplicaciones de los generadores

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones.




11. Circuitos RL


Duración: 1.5 hrs.

1.1 Objetivo.

1.1.1 Objetivo General: Analizar un circuito Resistivo-Inductivo serie.

1.1.2 Objetivos específicos: Construir un inductor de valor específico.

Analizar el comportamiento del inductor que almacena energía en forma de campo

magnético.


Equipo:

1 Generador de señales

1 Osciloscopio

1 multímetro para medir inductancia y resistencia.


Material:

2 inductores o bobinas elaborados por los alumnos con alambre magneto

(El siguiente material será suministrado por alumnos)


1 Resistencia (R1) =10 KΩ ½W


1.3 Marco Teórico.

Consideremos un circuito formado por un resistor y un inductor (bobina) conectados en serie y

alimentados por medio de una fuente de voltaje de cd. Al conjunto anterior le llamamos circuito RL. Este

circuito lo podemos ver en la figura 1.

Figura 1- Esquema de un circuito RL

Para simplificar el problema supondremos que la fuente utilizada es ideal.




Cuando el interruptor s se cierra, la corriente en el resistor se eleva. Si el inductor no estuviera

presente la corriente se eleva inmediatamente hasta el valor V/R, pero el inductor produce una

fuerza electromotriz inducida, que de acuerdo con la ley de Lenz se opone al incremento de la

corriente.

Entonces, la corriente del circuito depende de dos fuerzas electromotrices, una constante que es

alimentada por la batería y otra variable con signo contrario que se produce en el inductor. El total

de la corriente es la suma algebraica de estas dos corrientes.

A medida que pasa el tiempo, la corriente crece con menor rapidez y la fuerza electromotriz

producida por el inductor se vuelve más pequeña, por lo que la corriente en el circuito se aproxima

al valor V/R.

El efecto que produce un inductor, es como el de un resistor de un valor grande y ofrece oposición

al paso de la corriente cuando se cierra el interruptor del circuito y disminuye con el tiempo hasta

un valor cero.

El circuito se analiza como un circuito eléctrico de una sola malla. Cuando se cierra el interruptor,

circula una corriente en el sentido del reloj y aplicando la segunda ley de Kirchhoff al circuito, se

obtiene:

0 dt

diLtiRtV (1)

dt

diLiRtV )( (2)

La solución de la ecuación 2 es una función i(t). Esta ecuación es de la misma forma que la de un

circuito RC.

)1()( L

t

eR

Vti

(3)

donde R

LL es la constante de tiempo del circuito.

La constante de tiempo inductiva indica la rapidez con que la corriente se aproxima a su valor

estacionario. Las unidades de la constante son:

[ ] [ ]

[ ]

(

) (

)

En la ecuación 3, si introducimos el valor de t = Ƭ, ésta se reduce a:

)63.0()37.01()1()( 1

R

V

R

Ve

R

Vti

Es decir: en una constante de tiempo la corriente se reduce alrededor de un 37% del valor V/R.




Si se abre el interruptor del circuito de la figura 1 después de haber estado conectado un lapso de

tiempo, la alimentación de la batería ya no fluye y la ecuación de malla será la siguiente:

La solución de ésta ecuación es del tipo:

Donde i0 es la corriente cuando t=0.

Los inductores tienen apariencia variada, como ejemplo se muestra en la figura 2.

Figura 2- Inductores (ilustración tomada de

http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor)

Para elaborar un inductor se procede de la siguiente manera.

Trabajo previo.

Construir dos inductores de diferente valor con alambre magneto y traerlos para realizar el circuito RL.


Zapato Cerrado.

1.5 Planteamiento:

1.-Mida con el óhmetro el valor de cada resistencia y anote su valor. R1= ______ , R2=_______ .

2.-Con el Medidor de inductancias mida el valor de sus inductores. L1=_______ L2=_______

3.-Conecte la terminal del generador en la salida TTL para obtener una señal cuadrada y seleccione

1 Khz con la perilla de frecuencia. Conecte la terminal del osciloscopio de dos canales al circuito RL

como se muestra en la figura 3. (No olvide conectar correctamente la tierra del circuito)




4.-Encienda el generador y el osciloscopio y oprima el botón de autoset en el osciloscopio.

Observe ambos canales y reporte la forma de onda de cada canal. Tome una tabla de los valores

para 3 diferentes valores de tiempo, moviendo la frecuencia entre 0 y 10 Khz.

5.-Repita los pasos 3 y 4 cambiando el valor de L, reporte la forma de onda obtenida.

6.-Repita los pasos 3, 4 usando otro valor de R.

7. Registre sus observaciones. En cada caso Mueva la frecuencia de 0 a 10 Khz y reporte las formas

de onda obtenidas.

8.-Simule el circuito RL usando el programa de multisim® y compare los resultados.

1.6 Desarrollo:

Funcionamiento del inductor con alimentación de pulso cuadrado.

Arme el siguiente circuito en el simulador de circuitos.

Alimente el circuito con una onda cuadrada de forma tal que:

La frecuencia del generador sea de 1khz.

Seleccione los valores de acuerdo a los que utilizó en su circuito real. Observe la forma de onda y

compare con lo visto en osciloscopio.

Figura 3. Conexiones de equipo




Varíe los valores de frecuencia y los de R y L, tal como lo hizo con su circuito RL en la tarjeta

experimentadora. Compare la forma de onda de lo obtenido en el osciloscopio con su circuito real y

la simulación

Los resultados de las simulaciones repórtelos en el informe de la práctica.

1.7 Cuestionario:

1.-Investigue en cuantas veces la constante de tiempo se alcanza el 99% de la corriente máxima

que puede circular por el circuito RL.

2.- Demuestre porqué, el circuito RL es un diferenciador

3.-Investigue 5 aplicaciones de un circuito RL

1.8 Observaciones

1.9 Conclusiones

Manual de Practicas Electridad y Magnetismo

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