CIRCUITOS ELECTRICOS I

CIRCUITOS ELECTRICOS I25 de marzo de 2014

CARACTERSTICAS DE LOS ELEMENTOS LINEALES - LEY DE OHM

A. OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental la relacin que existe entre la tensin y la corriente en un elemento puramente resistivo R de un circuito elctrico, verificando as la ley de Ohm; utilizando el mtodo indirecto del voltmetro y ampermetro. Conocer el funcionamiento de un puente de diodos.

B. MARCO TERICO: LEY DE OHM Entre las tres variables o magnitudes que encontramos en un circuito existe una estrecha relacin, ya que si se modifica una de ellas influir en las otras dos, esta relacin esta definida por la Ley de Ohm, su enunciado es el siguiente: La corriente elctrica que fluye por un circuito es directamente proporcional a la tensin e inversamente proporcional a la resistencia Donde: E: tensin I: corriente R: resistencia La corriente o amperaje que atraviesa un determinado circuito ser mayor cuanto mayor sea su voltaje, pero disminuir si en dicho circuito o camino se encuentra con una resistencia que dificulte su paso. En consecuencia: Si se eleva la tensin, aumentara la corriente. Si se disminuye la tensin, disminuir la corriente. Si se eleva la resistencia, disminuir la corriente. Si se disminuye la resistencia, se elevar la corriente. Esto es aplicable en forma prctica, si conocemos en un circuito cual es la resistencia y cul es la tensin aplicada podremos saber cul es la corriente que circulara por l, y en consecuencia dimensionar los conductores. La funcin de la resistencia es convertir la diferencia de potencial en corriente. La diferencia de potencial puede verse como un desnivel elctrico, similar al que existe en el lecho de un ro, que hace fluir el agua desde un sitio alto hacia uno bajo. Cuando decimos que una batera es de 1.5 V implicamos que su terminal positivo est 1.5 V por encima del negativo, o que existe un desnivel elctrico de 1.5 V entre ambos terminales, siendo el positivo el ms alto. Si conectamos una resistencia entre los terminales de la batera, el desnivel elctrico hace que una corriente fluya del terminal positivo al negativo a travs de la resistencia.

C. ELEMENTOS A UTILIZAR: 01 Resistencia Variable 0-44 ohmios, 4.4amp. 1 Ampermetro c.c., analgico, 0-1-5 amp. 1 variac monofsico 02 Multmetro digitales 1 Puente de diodos. conductores de conexin.

D. ACTIVIDADES: a. Calibrar la resistencia a 44 ohmios b. Armar el circuito de la figura 1, adjunta.

c. Regular en el variac monofsico hasta obtener en el voltmetro V1, la tensin de 15V de corriente continua. d. Verificar la polaridad de los instrumentos del circuito (+ -). e. Manteniendo constante la tensin de 15V en dicho voltmetro, variar la resistencia RL desde un valor mximo 44 ohmios hasta un valor mnimo 15 ohmios, tomando un juego de 5 valores de Voltaje, Corriente y el valor de la resistencia, (Cuidando de no llegar al valor de resistencia mnima, porque se producir un corto-circuito). Para variar el valor de la resistencia se tendr que desenergizar el circuito primero. Tabla 1 PuntoRImedido()A(amp)V(v)RLe()=V / I

116.10.9915.1115.26

221.70.7115.1121.28

328.10.5415.0927.94

434.70.4415.1734.5

544.70.3415.044.18

f. Manteniendo constante la resistencia (44 ohmios), variar la tensin desde un valor mnimo 5 V hasta un valor mximo 38 V en corriente continua, tomando un juego de 5 valores de Voltaje, Corriente, (Cuidando de no llegar al valor mximo de corriente que puedan soportar los componentes del circuito).Tabla 2 PuntoRLmedido()I (A)V (V)RLe()=V / I

1445.070.1146.1

24410.10.2343.95

34415.020.3444.17

44420.30.4644.13

54438.30.8843.53

E. CUESTIONARIO: 1. Defina la Ley de OHM, Se comprueba con la prctica realizada? La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", (el mismo procedimiento se realiz en la prctica y fue evidente la ley de ohm) se puede expresar matemticamente en la siguiente formula o ecuacin:

2. Qu importancia tiene la Ley de OHM en el estudio de los circuitos elctricos? La ley de Ohm nos dice que la corriente elctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia elctrica. I=V/R I es la corriente elctrica, V la diferencia de potencial y R la resistencia elctrica Esta expresin toma una forma mas formal cuando se analizan las ecuaciones de Maxwell, sin embargo puede ser una buena aproximacin para el anlisis de circuitos de corriente continua.

3. Con los datos tomados en el laboratorio (de la primera tabla), graficar la curva de variacin de corriente a voltaje constante y resistencia variable,tomando como abcisa la resistencia y como ordenada la corriente. Haga un comentario sobre el grfico obtenido anteriormente.

En la siguiente grafica se puede observar que a medida que la resistencia aumenta la intensidad de corriente disminuye esto sucede por la formula de la ley de ohm siendo as tambin que la resistencia sea variable.

4. Con los datos tomados en el laboratorio (de la segunda tabla), graficar la curva de resistencia, tomando como abscisa la corriente y como ordenada la tensin. RL=V/I. Haga un comentario sobre el grfico obtenido anteriormente.

En la siguiente grafica se puede observar que a medida que el voltaje aumenta la intensidad de corriente aumenta tambin y esto se da a la ley de ohm siendo as tambin que la resistencia no sea variable.

5. Enumere y explique todos los tipos de resistencias existentes. Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y an se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipacin. Estn constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hlice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cermico.

Resistencias de carbn prensado.- Estas fueron tambin de las primeras en fabricarse en los albores de la electrnica. Estn constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

Resistencias de pelcula de carbn.- Este tipo es muy habitual hoy da, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cermico como sustrato sobre el que se deposita una pelcula de carbn tal como se aprecia en la figura.

Resistencias de pelcula de xido metlico.- Son muy similares a las de pelcula de carbn en cuanto a su modo de fabricacin, pero son ms parecidas, elctricamente hablando a las de pelcula metlica. Se hacen igual que las de pelcula de carbn, pero sustituyendo el carbn por una fina capa de xido metlico (estao o latn). Estas resistencias son ms caras que las de pelcula metlica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de xido es muy resistente a daos mecnicos y a la corrosin en ambientes hmedos.

Resistencias de pelcula metlica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy da, con unas caractersticas de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeo, del orden de 50 ppm/C (partes por milln y grado Centgrado). Tambin soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor perodo de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estndar.

Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de pelcula metlica, pero sustituyendo la pelcula metlica por otra compuesta por vidrio con polvo metlico. Como principal caracterstica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia trmica que le confiere el vidrio que contiene su composicin. Como contrapartida, tiene un coeficiente trmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).

Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos especficos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como caba esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye segn sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha trmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente mxima que puede soportar.

6. Defina el voltaje o tensin e indique sus unidades.

El voltaje tiene diferentes formas de llamarse como por ejemplo, diferencia de potencial o tensin, el voltaje vendria q ser la diferencia que hay entre dos puntos en el potencial electrico, el potencial elctrico es el trabajo que se debe realizar para poder trasladar un sistema de carga positiva desde un lugar a otro. El voltaje no es un valor absoluto, este se mide en voltios. La forma de calcular el voltaje se puede hacer con la Ley de Ohm:V = R . IV = VoltiosR = ResistenciaI = Intensidad

7. Defina la corriente e indique sus unidades.

La corriente elctrica o intensidad elctrica es el flujo de carga elctrica por unidad de tiempo que recorre un material. 1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magntico, un fenmeno que puede aprovecharse en el electroimn.

8. Qu es un diodo y qu es un puente de diodos? Un diodo es un componente electrnico de dos terminales que permite la circulacin de la corriente elctrica a travs de l en un solo sentido. Este trmino generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el ms comn en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales elctricos. El puente rectificador es un circuito electrnico usado en la conversin de corriente alterna en corriente continua. Tambin es conocido como circuito o puente de Graetz Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una seal con partes positivas y negativas en una seal nicamente positiva. Un simple diodo permitira quedarse con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar tambin la parte negativa.

9. Qu es un cortocircuito? Explique. Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o lnea elctrica por el cual la corriente elctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra en sistemas monofsicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifsicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua. Es decir: Es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente y produce arco elctrico, esfuerzos electrodinmicos y esfuerzos trmicos.

10. En forma tabulada dar la divergencia o diferencia de valores terico y experimentales, indicando el error absoluto (Valor terico Valor experimental) y relativoporcentual.( (Valor terico Valor experimental)/Valor terico *100%) PuntoRLmedido()I (A)V (V)RLe()=V / I

1445.070.1146.1

24410.10.2343.95

34415.020.3444.17

44420.30.4644.13

54438.30.8843.53

F. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: En los resultados finales, se obtiene que los resultados medidos sean casi exactos, conpequeas variaciones en decimales y centsimas y en las variaciones de voltaje. Otra de las razones por las cuales el voltaje de las resistencias vara con respecto a los clculos es por la tolerancia que tienen las resistencias. Como se haba dicho en la introduccin, este es un circuito muy simple y se observ que con una sola resistencia, aunque variemos el voltaje de entrada, esa resistencia va a consumir todo el voltaje, por lo tanto el voltaje de la resistencia siempre va a ser igual al voltaje de entrada. Adems, vimos que el voltaje se mide en paralelo con la resistencia que queremos medir, la corriente se mide en serie as mismo, si no supiramos de cuanto es la resistencia, la calcularamos con el multmetro en serie. Para concluir, el voltaje de la fuente con una sola resistencia en serie se va a consumir todo, es decir, todo lo que sale por el negativo entra por el positivo. Nos dimos cuenta de esto porque el voltaje nos daba la misma cantidad, solo si invertamos los polos nos daba signo negativo.G. BIBLIOGRAFIA:

http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070316163840AAY0skt http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica http://www.unav.es/fcom/comunicacionysociedad/es/articulo.php?art_id=337

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BRYAN PAUL CHAVEZ ZUIGA