experimento 1 circuitos en serie
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Facultad de ingeniería
Universidad Autónoma de Yucatán
Mérida, Yuc. A 17 de febrero de 2011
Practica
Circuitos simples
Asignatura:
Física general II
Profesor:
David Martínez
INTEGRANTES
Lindi Isabel Chin Chuc
Rodrigo Gamboa Tejeda
Raul Ucan Ake
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Objetivos:
Observar y determinar cuantitativamente la relación entre el voltaje total aplicado en un circuito y
las caídas de tensión parciales medidas a través de éste así como la relación de ésta (el voltaje) con
la intensidad del circuito al existir una conexión en serie o en paralelo.
Comparar los resultados experimentales obtenidos para contrastar con las leyes de Kirchhoff
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Introducción:
Para la realización de este experimento es necesario conocer primero los conceptos básicos y el
comportamiento esperado del sistema, asi como algunos términos técnicos para interpretar los
resultados.
Rama: cada uno de los elementos en un circuito, por ejemplo resistencias, apagadores, lámparas,
etc.
Nodo: todo punto donde convergen dos o mas conductores y/o ramas.
Circuito en serie:
Aquel en que las ramas están conectadas consecutivamente, es decir, la salida de la primera rama
se conecta con la entrada de la segunda, la salida de ésta con la entrada de la tercera y así
sucesivamente hasta cerrar el circuito o la malla.
Tienen la propiedad de que la intensidad a lo largo de todo el sistema es constante, es decir, la
corriente que circula en cada rama es la misma.
Circuito en paralelo:
Aquel en que las ramas están conectadas de tal forma que todas las entradas divergen de un
mismo nodo y las salidas convergen en un segundo nodo.
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Tiene la característica que el voltaje generado entre cada terminal de las ramas son iguales. De
hecho, al converger las entradas y salidas e un nodo, el voltaje es el mismo para las ramas que los
comparten.
LEYES DE KIRCHOFF:
Leyes descriptivas de la conservación de la carga y la corriente eléctrica en un circuito, se expresa
e dos proposiciones:
Primera ley de Kirchhoff o ley de nodos (LCK): Dice que la corriente total entrante a un nodo es
igual que la corriente total de salida. La suma algebraica pues de estas intensidades es igual a cero.
Otra expresión de la ley es considerando como
positiva la corriente que llega al nodo y negativa la
que sale del mismo, la suma algebraica de las
intensidades es cero
∑I = 0
La corriente total entrante es igual a la corriente de
salida en todos los nodos del circuito.
i3+i2=i4+i1
Segunda ley de Kirchhoff o ley de lazos de Kirchhoff (LVK): Dice que en toda malla la suma de todaslas caídas de tensión individuales es igual a la
tensión total suministrada a toda la malla.
En este caso v4=v1+v2+v3
Nótese que v5 no está en la malla analizada
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Experimento 1 CIRCUITOS EN SERIE
MATERIAL
Placa reticular
Fuente de voltaje continua
Un multímetro (Con sus cables detectores de
Voltajes).
4 Resistencias (1KΩ, 5.6KΩ, 10KΩ, 100KΩ)
Enchufes en puente
Cables de Experimentación
PROCEDIMIENTO
1. Con la placa reticular, los enchufes en puente y las 4 resistencias formar un circuito en
serie, como el de la siguiente figura
2. Conectar el circuito a la fuente de voltaje
3. Suministrar distintos voltajes y medir el voltaje, corriente parcial en cada resistencia.
También se mide la resistencia total y la corriente total del sistema.
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RESULTADOS DE CIRCUITOS EN SERIE
Los resultados presentados a continuación son de un circuito conformado por 3
resistencias en serie de 10, 5.6,1 kilohm.
1. La siguiente tabla muestra los resultados de la intensidad y voltaje parcial que pasaban enla resistencia de 10 Kohms(10,000 ohms). En la tercera columna se calcula la resistencia
por medio de la formula de la ley de ohm.
2. La siguiente tabla muestra los resultados de la intensidad y voltaje parcial que pasaban en
la resistencia de 5.6 Kohms (5600 ohms).
intensidad
parcial
(amperes)
voltaje
parcial
Resistencia
R=V/I
0.000064 0.641 10015.625
0.000121 1.2 9917.35537
0.000181 1.8 9944.75138
0.00024 2.41 10041.6667
0.000302 3.01 9966.88742
0.000362 3.61 9972.37569
0.000423 4.22 9976.35934
0.000483 4.82 9979.29607
0.000544 5.42 9963.23529
0.000604 6.02 9966.88742
intensidad parcial
(amperes)
voltaje parcial Resistencia
R=V/I
0.000063 0.358 5682.53968
0.000121 0.67 5537.19008
0.000181 1.01 5580.1105
0.000242 1.34 5537.19008
0.000302 1.68 5562.91391
0.000362 2.02 5580.1105
0.000423 2.36 5579.19622
0.000483 2.69 5569.35818
0.000544 3.03 5569.85294
0.000604 3.37 5579.4702
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3. La siguiente tabla muestra los resultados de la intensidad y voltaje parcial que pasaban en
la resistencia de 1 Kohm (1000 ohms).
En la siguiente tabla se muestra el voltaje suministrado que aparecía en la fuente de voltaje y en
la segunda columna el voltaje obtenido al sumar todos los voltajes parciales que pasaban en cada
resistencia.
Voltaje de fuente Voltaje total
1.063 1.062
2 1.99
3 2.99
4 3.99
5 4.99
6 5.98
7 7
8 7.99
9 8.99
10 9.99
intensidad parcial(amperes) voltaje parcial ResistenciaR=V/I
0.000065 0.063 969.230769
0.000121 0.12 991.735537
0.000181 0.18 994.475138
0.000242 0.24 991.735537
0.000302 0.3 993.377483
0.000362 0.35 966.850829
0.000423 0.42 992.907801
0.000483 0.48 993.78882
0.000544 0.54 992.647059
0.000604 0.6 993.377483
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Por último en la siguiente tabla se muestra la Resistencia total obtenida en la realización del
experimento (suma de resistencias obtenidas por medio de la ley de ohm con los datos de voltaje
e intensidad parcial aplicados al circuito con 10 distintos voltajes) y en la segunda columna el
valor teórico que esta debería de tener, es decir la suma de todas las resistencias ya que es uncircuito en serie.
Al observar las tablas podemos ver que la intensidad parcial es la misma en todas las resistencias
(varia por un decimal), esto sucede porque es un circuito en serie y la intensidad es la misma en
todos los puntos. La siguiente tabla muestra la intensidad total obtenida por medio de I=Vtotal/Rtotal
*el voltaje y Resistencia total usados en la formula son los obtenidos previamente en
experimentación y que se encuentran en las tablas anteriores
intensidad total0.000063
0.000121
0.000181
0.000240
0.000302
0.000362
0.000423
0.000483
0.000544
0.000604
Resistencia total
(experimentación)
Resistencia total
R1+R2+R3 Ω
(16.6 Kohms)
16667.3955 16600
16446.281 16600
16519.337 16600
16570.5923 16600
16523.1788 16600
16519.337 16600
16548.4634 16600
16542.4431 16600
16525.7353 16600
16539.7351 16600
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La siguiente grafica intensidad vs voltaje muestra la relación existente entre la intensidad total y
voltaje total suministrados al circuito en serie con resistencias de 10, 5.6,1 kilohm.
CONCLUSIONES
Tras analizar los datos del experimento uno concluimos, como era esperable, que la intensidad en
cada tramo del sistema es constante, esto está respaldado por la Ley de nodos pues al ser u
circuito en serie cada nodo contiene solamente una entrada y una salida, así la intensidad que
entra al primer nodo es la misma que la que sale del mismo y atraviesa la primera resistencia,
después llega al segundo nodo y solamente hay una salida y así sucesivamente.
Asimismo la suma de todos los voltajes medidos a lo largo de la malla, en cada resistencia,
sumaban el voltaje total suministrado por nuestra fuente de poder.
De hecho podemos llegar incluso a la siguiente relación:
I=I1=I2=I3=I4=… y V=V1+V2+V3+…
Luego V/I =V1/I+V2/I+V3/I…
Sustituyendo I en cada término...
R=R1+R2+R3+…
Además de que al graficar intensidad vs voltaje otra vez pudimos ver la estrecha relación que estospresentan, es decir que son directamente proporcionales, si el voltaje aumenta la intensidad
también, si el voltaje disminuye la intensidad también. Al sacar la pendiente de la grafica
obtenemos que esta corresponde a la resistencia total del sistema
Tomando 2 puntos de la grafica tenemos que
0
2
4
6
8
10
12
0 .
0 6 3
0 .
1 2 1
0 .
1 8 1
0 .
2 4 0
0 .
3 0 2
0 .
3 6 2
0 .
4 2 3
0 .
4 8 3
0 .
5 4 4
0 .
6 0 4
voltaje…
intensidad
total
(mA)
Voltaje
total
(V)0.063 1.062
0 .121 1.99
0. 181 2.99
0. 240 3.99
0. 302 4.99
0. 362 5.98
0. 423 7
0. 483 7.99
0. 544 8.99
0. 604 9.99Intensidad mA
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m= 16.5 Kohms.
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EXPERIMENTO 2 CIRCUITOS EN PARALELO
MATERIALES
*Placa reticular
*Fuente de voltaje continua
*Un multímetro (Con sus cables detectores de Voltajes).
*4 Resistencias (1KΩ, 5.6KΩ, 10KΩ, 100KΩ)
*Enchufes en puente
*Cables de Experimentación
PROCEDIMIENTO. PARTE 2. “CIRCUITO EN PARALELO”.
Utilizando la placa reticular y de las resistencias de 10KΩ, 100KΩ; conectamos un circuito en
paralelo. Así como se muestra en el diagrama. Las resistencias son R1 y R2 con los valores
mencionados respectivamente. Se conectó la fuente de voltaje (apagada) con ayuda de los cables
de experimentación. Suministramos 8 Volts y medimos la corriente en cada resistencia así como la
corriente total en el circuito.
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MEDICIONES Y CALCULOS. PARTE 2. “CIRCUITO EN PARALELO”.
Registrando los siguientes datos mostrados en las tablas:
Circuito con: Voltaje Parcial (V) Corriente parcial
(µA)
Resistencias (KΩ)
8 0.805 10
8 0.080 100
Medición de la corriente y el voltaje parcial cada una de las resistencias del circuitos en Paralelo.
Calculando la intensidad total y la resistencia equivalente nos arroja los siguientes valores:
Calculando los errores en la medición de la corriente:
Resistencia kΩ Corriente medida
experimentalmente
(µA)
Corriente calculada
teóricamente (V=RI)
(µA)
Error
Absoluto
(µA)
Error
Relativo
10 0.805 0.8 ±0.005 0.62%
100 0.080 0.08 ±0.005 6.25%
Cálculo de errores absoluto y relativo en la medición de la corriente experimentalmente y en el
cálculo teórico.
Para entender bien a que nos referimos con error absoluto y error negativo definiremos cada uno
de ellos:
*Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede
ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva
o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.
*Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto (en nuestro caso
tomamos como exacto el valor del cálculo teórico). Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por
ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el
error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. No tiene unidades.
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Conclusiones
Como era de esperarse la intensidad medida antes de la bifurcación del circuito fue igual a la suma
de las intensidades de salidas del mismo, de la misma forma la intensidad parcial al entrar a cada
resistencia era igual que al salir de las mismas y la intensidad tras la bifurcación de salida es igual a
la de entrada pues es la suma de todas las que entran a ella. Asimismo los voltajes parciales son dehecho iguales al voltaje total suministrado por el generador, esto porque cada resistencia formaba
de hecho una malla independiente.
Un resultado corolario de esto es la relación de la resistencia total y parciales del circuito:
De I=I1+I2+I3+… y V=V1=V2=V3=...
Tenemos que I/V=R-1=(I1+I2+I3…)/V
R-1
=I1/V1+I2/V2+I3/V3...
R-1
=R1-1
+R2-1
+R3-1
En conclusión las leyes de Kirchhoff explican de manera de hecho exacta el comportamiento de a
corriente y voltaje de un circuito eléctrico.
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PREGUNTAS
1. ¿Qué nos dice “La Primera Ley de Kirchhoff?
La suma de las corrientes que entran, en un nudo o punto de unión de un circuito es igual a la
suma de las corrientes que salen de ese nudo. Si asignamos el signo más (+) a las corrientes que
entran en la unión, y el signo menos (-) a las que salen de ella, entonces la ley establece que la
suma algebraica de las corrientes en un punto de unión es cero.
2. ¿Cómo es la Intensidad de corriente, el Voltaje y la Resistencia parcial en cada elemento del
circuito?
Circuito en serie
La intensidad es constante en todas las resistencias y el circuito
El voltaje se divide en cada resistencia, como consecuencia la suma de todos los voltajes
en cada resistencia es igual al voltaje total aplicado
Las resistencias se suman de manera normal
RT= R1 + R2 + R3 ... .
Circuitos en paralelo
El voltaje es el mismo en todas las resitencias
la corriente total del circuito es la suma de la corriente que atraviesa cada carga
Para calcular la resistencia total un circuito paralelo, la formula que utilizaremos es la
que sigue:
3. ¿Qué nos dice “La Segunda Ley de Kirchhoff”?
Para todo conjunto de conductores que forman un circuito cerrado, se verifica que la
suma de las caídas de tensión en las resistencias que constituyen la malla, es igual a la
suma de las f.e.ms. intercaladas. Considerando un aumento de potencial como positivo
(+) y una caída de potencial como negativo (-), la suma algebraica de las diferencias de
potenciales (tensiones, voltajes) en una malla cerrada es cero
4. ¿Qué ocurre con un circuito con mas de una malla distintas en que cada una esta
conectada en serie o paralelo?Para resolver sistemas de este tipo se considera cada malla por separado y se resuelven
individualmente, reduciendo la complejidad del circuito por pasos.
5. ¿Es posible sustituir el valor de una serie de resistencias por una resistencia equivalente?
si, hecho demostrado líneas antes, relacionando los resultados de I y V a lo largo del circuito o la
malla.
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REFERENCIAS
www.mitecnologico.com/.../DefinicionDe ErrorErrorAbsolutoYRelativo
http://fiuady-lab2.blogspot.com
Www.iesbajoaragon.com/~tecnologia/.../Cir_elec.htm .
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