CIRCUITOS ELÉCTRICOS

laboratorio de FÍSICA IIFacultad de Ciencias Biológicas |

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA

LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL II

PRÁCTICA:

CIRCUITOS ELECTRICOS

HORARIO: Miércoles 8 – 10 am

PROFESOR:

Prof. Jorge Huayta Puma

Fecha de entrega: 23 de setiembre del 2015

INTEGRANTES CÓDIGO

Castañeda Fernández, Maria Isabel 15100099

Mosco Contreas, Anghelo Santos 15100107

Toledo Mamani, Grover Jasmani 15100109

Valdiviano Toyco, Stefanny Fiorella 15100111

Vera Choqueccota, Lucero Samira 15100120

Tabla de contenido

1. INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................2

2. OBJETIVOS...........................................................................................................................3

3. MATERIALES Y EQUIPOS..........................................................................................................4

4. MARCO TEÓRICO...................................................................................................................7

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL...............................................................................................9

6. RESULTADOS......................................................................................................................14

7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS...................................................................................................15

8. CONCLUSIONES...................................................................................................................16

9. RECOMENDACIONES............................................................................................................17

10. CUESTIONARIO................................................................................................................18

11. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................21

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1. INTRODUCCIÓN

Tenemos, como estudiantes, conocimientos sobre circuitos eléctricos en conjunto con propiedades y leyes que estos conllevan, sin embargo, todos estos conocimientos son meros teóricos; sabemos que los conocimientos teóricos y experimentales van siempre de la mano, para así formar un verdadero conocimiento concreto y, lo más importante, útil.

Consiguientemente, la presente práctica será motivo de lo anteriormente ya mencionado; aprenderemos, experimentalmente, el armado de un circuito teniendo en cuenta ciertos parámetros y paralelamente, a un correcto uso del voltímetro, amperímetro y ohmímetro (haciendo uso del multitester), logrando mediciones óptimas.

La práctica se llevará a cabo en 3 partes, en la primera se hará uso solamente de un reóstato (resistencia variable), en la segunda lograremos hacer conexiones en paralelo y en la tercera, conexiones en serie.

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2. OBJETIVOS

Finalmente, tendremos como objetivos a lo siguiente:

Desarrollar la capacidad de realizar un óptimo armado de un circuito eléctrico, respetando ciertos parámetros como es la corriente máxima que puede soportar la fuente o la correcta polaridad de cada uno de los elementos en el circuito.

Aprender a usar de manera eficaz y segura el voltímetro y el amperímetro, respetando la polaridad y la escala que le corresponde, para lograr una medición óptima en cada uno.

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3. MATERIALES Y EQUIPOS

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MATERIALES Y EQUIPO CARACTERÍSTICAS

FUENTE DE ALIMENTACIÓNSe encarga de mediar el voltaje que es

almacenada a esta, reduciendo la intensidad de esta.

La fuente de alimentación presenta salida entre 9 a 15V y una corriente máxima de 7A.

MULTITÉSTER:Capaz de medir resistencias, amperios

(corriente continua), voltios (de corriente alterna y continua).

Posee escalas diferentes, dependiendo de lo que se desee medir.

Presenta polaridad y una aguja con un espejo atrás para evitar los errores sistemáticos

como lo es el de paralaje.

RESISTENCIAS:Pequeñas resistencias que serán observadas

y estudiadas teniendo en cuenta su apariencia (colores).Poseen bajo omiaje.

REÓSTATOResistencia móvil, su omiaje puede variar solo al mover el deslizante superior. Solo

será observado a manera de ejemplo.

AMPERÍMETROAparato de medida para baja corriente y

continua, Posee dos escalas: una de 0 a 5A y

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4. MARCO TEÓRICO

Circuitos eléctricos

Un circuito elléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten transportar y utilizar la energía eléctrica, para tener uncircuito es necesario contar con un generador (parte del circuito dónde se produce la electricidad manteniedo la diferencia de tensión en sus extremos), conductor (por donde se desplaza la intensidad de corriente),resistencias (estas se oponen al paso de la corriente eléctrica). Además de los elementos ya mencionados un circuito puede contar con un interruptor y otros elementos.

Fig. 1 Circuito eléctrico simple

Tipos de circuitos

Circuitos en serie:

Todos sus componentes están conectados sucesivamente. La intensidad que circula por cualquier componente es esencialmente la misma. Ya que la intensidad de corriente que sale del polo positivo de la fuente es la misma que la que atraviesa cada uno de los circuitos eléctricos. Para este circuito se cumplen las siguientes fórmulas:

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Fig. 2 Ejemplo sobre elemento en serie

Circuitos en paralelo:

La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. Cuando los elementos eléctricos se encuentran conectados de tal forma que la diferencia de potencial entre sus extremos es la misma. En estos casos la intensidad de corriente que sale del polo positivo de la fuente al llegar al punto común de los ramales (nudo) se reparte de acuerdo a la resistencia que posee cada elemento eléctrico. Además se cumple las siguientes fórmulas:

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5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Antes de empezar sabemos que todos los circuitos son trabajados con una fuente de voltaje de 17V y que dentro de los materiales utilizados están las siguientes resistencias:

Estas serán evaluadas mediante su código de colores.

Los colores para cada resistencia son:

1- Rojo, amarillo, marrón dorado2- Naranja, negro, marrón, dorado3- Marrón, naranja, marrón, dorado

Para empezar este experimento, armamos el siguiente circuito, la resistencia del reóstato la podemos despreciar ya que lo que evaluaremos principalmente son las resistencias de cerámica. Mediremos respectivamente el voltaje y amperaje para cada caso.

Fig. 3 Ejemplo sobre elementos en paralelo

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Como apreciamos en el circuito quía, analizamos cada resistencia de cerámica (imagen 1)

Después variaremos ligeramente el experimento, armaremos nuestro circuito posicionando todas las resistencias en paralelo y evaluaremos con el voltímetro a cada

Imagen 1: primer circuito realizado en el laboratorio.

Circuito 1

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una de estas. Mediremos la diferencia de potencial en las resistencias, y el amperaje del circuito.

Ahora realizaremos un paso similar al anterior, pero ahora posicionaremos el voltímetro en todas las resistencias (imagen 2), y no una por una como el circuito anterior. Utilizaremos el reóstato, para así poseer diferentes datos (imagen 3), y mediremos respectivamente el amperaje y voltaje.

3

2

1

RESTO DEL

CIRCUITO

RESTO DEL

CIRCUITO

3

2

1

Circuito 2

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Variaciones del reóstato( presentación visual)

Por ultimo modificamos el circuito anterior para obtener el que muestra a continuación, posicionando las resistencias de cerámica en serie, y evaluamos con el voltímetro resistencia por resistencia. Medimos como es respectivo tanto amperaje como voltaje.

332211

RESTO DEL

CIRCUITO

RESTO DEL

CIRCUITO

Circuito 3

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6. RESULTADOS

De las resistencias y su evaluación con respecto a su código de color tenemos:

TABLA 0:resistencias utilizadas1º banda 2º banda 3º banda 4º banda tolerancia resistencia

Resistencia 1

Rojo (2)

Amarillo (4)

Marrón (10) Dorado (±5%)

12 240±12 Ω

Resistencia 2

Naranja (3)

Negro (0)

Marrón (10) Dorado (±5%)

15 300±15 Ω

Resistencia 3

Marrón (1)

Naranja (3) Marrón (10) Dorado(±5%)

6.5 130±6.5 Ω

Del primer circuito 1, tenemos:

TABLA 1: mediciones realizadas a cada resistencia en el circuito 1Medida R1 R2 R3

R 240±12 Ω 300±15 Ω 130±6.5 ΩI 50 mA 51 mA 80 mAV 6.6 V 6.7 V 6.4 V

Del circuito 2, tenemos:

TABLA 2a: mediciones realizadas a cada resistencia en el circuito 2Medida R1 R2 R3

R 240±12 Ω 300±15 Ω 130±6.5 ΩI 30 mA 25 mA 60 mAV 7.4 V 8 V 7.8 V

TABLA 2b: mediciones realizadas a las resistencias variando el reóstato en el circuito 2Medida R1 R2 R3

R Todas en paralelo Todas en paralelo Todas en paralelo

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I 200 mA 100 mA 9 mAV 11.5 V 4.4 V 0.3 V

De circuito 3, tenemos:

TABLA 1: mediciones realizadas a cada resistencia en el circuito 3Medida R1 R2 R3

R 240±12 Ω 300±15 Ω 130±6.5 ΩI 13 mA 13 mA 13 mAV 22 V 5 V 1.5 V

7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Con respecto a los resultados de las resistencias, todos los valores son correctos, ya que fueron realizados utilizando el respectivo procedimiento y una verídica tabla de valores para los colores de banda de resistencias de cerámica, al compararse resulta un porcentaje de error notablemente pequeño en las diferentes mediciones.

Ahora, es prudente recalcar que se pudo variar el valor de la resistencia en el reóstato, lo cual hubiera implicado diferentes valores en la diferencia de potencial y en el flujo de corriente en los diferentes elementos del circuito, más no en los valores de las resistencias ya que conocemos estas son fijas y constantes.

Todas las mediciones anteriormente obtenidas corresponden a un circuito cuya fuente tenía un potencial de 17 V, analizando esto, sería posible comprobar en la experiencia la ley de Ohm y las relaciones entre sus componentes I, V y R, si tuviéramos los datos adicionales de otro circuito análogo al realizado pero con una fuente con potencial distinto.

Dejaremos, la comprobación de la ley de Ohm para una posterior práctica, en la que veremos cómo interactúan los valores de las mediciones como son intensidad de corriente (I ), caída de potencial (∆V ) y resistencias (R).

Los valores obtenidos en la tabla 1 fueron realizados con un multitester (amperímetro) correctamente calibrado, hay que tener cuidado al igual que en todas las mediciones, de cometer un error de paralaje, por ello es muy importante que la medición se realice con más de un solo observador y así obtener un valor óptimo, desarrollando, paralelamente, nuestra capacidad en ello.

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8. CONCLUSIONES

De la práctica realizada, pudimos rescatar algunas conclusiones con respecto a ella, las cuales son:

Es sencillo construir una corriente eléctrica simple, como las que realizamos anteriormente, si se tienen en cuenta ciertos factores como es el de la correcta polaridad entre los elementos que se usan en el circuito, como se verá en el dibujo adjuntado de la corriente eléctrica realizada.

Gracias al ohmímetro, se puedo diferenciar las resistencias y la corriente eléctrica que circula por ellas (haciendo uso del amperímetro) cuando están en serie o en paralelo, como se muestra en la tabla I.

La realización del circuito eléctrico, reforzó nuestra capacidad al momento de usar los elementos de medición como son el amperímetro, voltímetro o el multitester, se tiene ahora un saber concreto y sólido de la correcta conexión según la polaridad y en la medida a usar, de manera eficaz y segura, las diferentes escalas de medición, logrando así mediciones precisas.

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9. RECOMENDACIONES

Es importante no olvidar que los instrumentos como el amperímetro, voltímetro y el multitester deben estar en sus máximas escalas para evitar que el instrumento sufra algún daño, conforme veamos las mediciones podremos decidir si es recomendable disminuir una escala de los instrumentos.

Recordar que los instrumentos de medición deben estar calibrados para evitar mediciones con altos porcentajes de error.

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10. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué cree que es útil la presencia del reóstato en el circuito eléctrico?

Fue capaz de soportar tensiones y corrientes, y de disipar potencias .Los reóstatos ayudan con la variación de resistencia en condiciones de elevada tensión o corriente.

2. ¿Cuál es la escala que utilizo en el voltímetro?La escala usada para hallar en el voltímetro es el voltio en este caso fue 15V

3. ¿cuál es la escala que utilizo en el amperímetro?En el presente experimento no se utilizó un amperímetro, la cuantificación de la intensidad de corriente se dio por medio de un multitester.

4. ¿Cuál es el modo y escala que utilizo el multitester?Las escalas del multitester pueden variar de acuerdo a la medición que se vaya a hallar se pueden ver en la parte donde se encuentra la aguja que indica la medición, la escala debe ser seleccionada antes de tomar una medición. En esta práctica el multitester se utilizó con el modo de amperímetro, y su escala fue la mayor, para evitar complicaciones eléctricas, en este caso fue de 500 mA.

5. Haga un dibujo real de la figura 5 y compárelo con él.

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6. Cree que existe alguna relación entre los valores de R,V e I de la tabla. Si su respuesta es sí, ¿cuál es su relación?La intensidad de corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial que se le aplica inversamente proporcional a la resistencia del conductor

I=∆∕R La llamada ley de Ohm

7. Haga un dibujo real de la figura 6 y compáralo con él.

8. ¿cuál es la relación que existe entre las corrientes y los voltajes obtenidos para cada uno de las resistencias de la tabla II?Esta relación se dio debido a la conexión en paralelo y que tanto el voltímetro como el amperímetro estuvieron conectados haciéndose dependiente una de a otra.

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Además La ley de ohm dice que la intensidad eléctrica es directamente proporcional con la tensión eléctrica y esta es inversamente proporcional a la resistencia quedando la formula I= V/R.

9. Haga un dibujo real del circuito de la figura 7 y compárelo con él.

10. Halle la resistencia equivalente de las 3 resistencias en paralelo de la figura 6.

R1=300Ω±15Ω

R2=130Ω±6.5Ω

R3=240Ω±12Ω

1Req

= 1R1

+ 1R2

+ 1R3

Reemplazando:1Req

= 1300Ω±15Ω

+ 1130Ω±6.5Ω

+ 1240Ω±12Ω

1Req

=(130Ω±6.5Ω )+(300Ω±15Ω)(300Ω±15Ω)×(130Ω±6.5Ω)

+1

240Ω±12Ω

Incertidumbre para la primera suma: (z1)z1=√6.5Ω2+15Ω2

z1=16.35ΩIncertidumbre para la primera multiplicación: (z2)

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z239000Ω

=√( 15Ω300Ω )2

+( 6.5Ω130Ω )2

z2=2757

1Req

=430Ω±16.35Ω39000±2757Ω

+ 1240Ω±12Ω

1Req

=(103200Ω±6482Ω )+(39000Ω±2757Ω)

9360000Ω±810459Ω1Req

= 142200Ω±7043Ω9360000Ω±810459Ω

1Req

=0.01519Ω±0.00152Ω

Req=65.83278Ω±6.58761Ω

11. Halle la resistencia equivalente de las 3 resistencias en serie de la figura 7.

R1=300Ω±15Ω

R2=130Ω±6.5Ω

R3=240Ω±12Ω

Req=R1+R2+R3

Reemplazando:Req=(300Ω±15Ω)+(130Ω±6.5Ω)+(240Ω±12Ω)

Req=670Ω±Z

Hallando la incertidumbre:Z=√15Ω2+6.5Ω2+12Ω2

Z=20.28Ω

Req=670Ω±20.28Ω

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11. BIBLIOGRAFÍA

Nilsson, J. W., Riedel, S. A., Cázares, G. N., & Fernández, A. S. (1995). Circuitos eléctricos (Vol. 8). Addison-Wesley. pág. 27,28,32

Johnson, D. E., Hilburn, J. L., Johnson, J. R., & Scott, P. D. (1991). Análisis básico de circuitos eléctricos. Prentice-Hall. págs. 17,18

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