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CONCEPTOS BÁSICOS, RESISTORES EN PARALELO Y TRANSFORMACIÓN DE FUENTES

INTRODUCCIÓN

Para la electrónica y todas las ramas cercanas la ley de ohm tiene una

importancia única, porque es la ley que nos presenta el comienzo de la

electrónica tal y como hoy se conoce, actualmente la utilizamos en la realización

de cálculos, diseños, además fue utilizada para el entendimiento de leyes

superiores como la ley de Kirchhoff y demostraciones de linealidad.

OBJETIVOS

General:

Identificar las características de un circuito eléctrico y sus variables.

Específicos:

1. Conocer las variables eléctricas de los circuitos (Voltaje, Corriente,

Resistencia y Potencia) y utilizarlas de manera teórica y práctica.

2. Utilizar de manera practica el código de colores de las resistencias para

escoger correctamente cada una de ellas.

3. Manejar correctamente los juegos de resistencias organizados en serie y/o

paralelo y hallar su resistencia equivalente.

4. Entender la ley de ohm y aplicarla para problemas electrónicos y diseños

sencillos.

5. Manejar de manera teórica y práctica el concepto de transformación de

fuentes y utilizarla en diseños sencillos.

MATERIALES

BJETIVOS

1. Fuente de alimentación.

2. 2 Multímetros por grupo.

3. Protoboard.

4. Resistencias de 1K , 10K , 2.2K , 1.5K , 220 , 390 ,100 , 200


5. Switch de dos posiciones.

6. Papel milimetrado

BASES TEÓRICAS

El voltaje

Tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de

suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas

eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el

flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre

las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el

voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

Medición de la tensión o voltaje

Para medir tensión o voltaje existente en una fuente de fuerza electromotriz

(FEM) o e un circuito eléctrico, es necesario disponer de un instrumento de

medición llamado voltímetro, que puede ser tanto del tipo analógico como digital.

El voltímetro se instala de forma paralela en relación con la fuente de

suministro de energía eléctrica. Mediante un multímetro o “tester” que mida

voltaje podemos realizar también esa medición. Los voltajes bajos o de baja

tensión se miden en voltios y se representa por la letra (V), mientras que los

voltajes medios y altos (alta tensión) se miden en kilovoltios, y se representan por

las iniciales (kV).


Figura 1 Medición de Voltaje y Corriente

La corriente eléctrica

Lo que se conoce como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación

de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven

siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza

electromotriz (FEM). Ver Figura 2

Figura 2 Circuito Eléctrico

Potencia

La fuerza eléctrica ejercida es tensión o voltaje y esa tensión o voltaje

produce el flujo de corriente, o sea el movimiento de electrones. Una tensión

entre dos puntos que no causa flujo de corriente es similar al resorte tenso que no


se mueve y, por lo tanto, no produce trabajo. Siempre que la tensión provoca

movimiento de electrones, se realiza un trabajo al desplazar a los electrones de

un punto a otro. La rapidez con que este trabajo se realiza se denomina como

POTENCIA ELÉCTRICA.

Para realizar la misma cantidad total de trabajo puede emplearse distinto

tiempo. Por ejemplo, se puede mover de un punto a otro un número dado de

electrones en un segundo o en una hora, dependiendo de la velocidad con que se

los mueva; el trabajo total realizado será el mismo en ambos casos. Si se hace

todo el trabajo total realizado será el mismo en ambos casos. Si se hace todo el

trabajo en un segundo, mas energía eléctrica se transformara por segundo en

calor o luz si esa cantidad total de trabajo se hiciese en una hora.

El Resistor

Desde el punto de vista de la resistividad, se puede encontrar materiales

conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica),

aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta

resistencia). Dentro de este último grupo se sitúan las resistencias. Es por esto

que se fabrican un tipo de componentes llamados resistores cuyo único objeto es

proporcionar en un pequeño tamaño una determinada resistencia, especificada

por el fabricante.

Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión

instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por

ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω).

El código de colores de las resistencias

Las resistencias, ver Figura 3 son elementos pasivos muy comunes en los

circuitos, ya que son indispensables en cualquier diseño eléctrico o electrónico.

Para identificar su valor se usa el llamado código de colores


Figura 3 La Resistencia

La resistencia tiene un cuerpo cilíndrico de uno a dos centímetros de longitud,

con un segmento de alambre a cada lado. Las resistencias llevan grabadas sobre

su cuerpo unas bandas de color, en la Figura 4 la resistencia de la izquierda

muestra el método de codificación más difundido. En el cuerpo de la resistencia

hay 4 anillos de color que, se consideran a partir de un extremo y en dirección al

centro, el cual indica el valor óhmico de este componente. Esto es cierto para

resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor

generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo.

Figura 4 Bandas de Resistencias

El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo

color la segunda cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la

cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto

anillo, o su ausencia, indican la tolerancia.

La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es

que se trata de una resistencia de precisión. Éstas tienen tres cifras significativas

(al contrario que las anteriores, que tenían 2). En la siguiente tabla se puede ver

el código de colores de las resistencias.


Tabla 1 Código de colores para resistencias

Valores Normalizados de Resistencias En la Tabla 2. se muestran los valores

normalizados de resistencias, que ayudará a encajarlas según valores

establecidos internacionalmente.

Tabla 2 Tolerancia de las Resistencias Eléctricas


Resistencias en serie y paralelo Se dice que dos elementos están en serie si

se cumplen: 1. Sólo tienen una terminal en común. 2. Ningún otro elemento está

conectado a dicha terminal. Se deduce entonces que la corriente que pasa por

cada uno de los elementos en la conexión en serie es la misma. Para el caso de

resistencias conectadas en serie se puede hallar una resistencia equivalente solo

sumando las resistencias como lo muestra el ejemplo y la figura 5.

Figura 5 Resistencias en Serie

La otra conexión fundamental es la conexión en paralelo, que se define como

en el caso de la conexión en serie, la conexión en donde los elementos que la

conforman están conectados al mismo par de nodos y tienen entre sus terminales

el mismo voltaje. Se puede asumir que es una conexión donde cada elemento


nuevo que llega conecta sus terminales a los mismos nodos donde se conecto el

elemento anterior.

De igual forma que en la conexión en serie, también se puede encontrar una

resistencia equivalente para varias resistencias conectadas en paralelo, como lo

muestra la Figura 6

Figura 6 Resistencias en Paralelo

La ecuación de la Figura 6, es utilizada para hallar la resistencia equivalente

de dos resistores en paralelo.

Ley de Ohm En 1827 el físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854), basado

en sus experimentos enunció, en un artículo titulado "El circuito galvánico

investigado matemáticamente", que el voltaje en las terminales de un conductor

es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del mismo; este

enunciado reconocido muchos años después como la ley de Ohm, se expresa de

la siguiente manera:

V RI .1EcDonde R es la constante de proporcionalidad, denominada resistencia, cuya

unidad es el ohm, representada por la letra griega omega mayúscula (Ω).

De acuerdo con la ecuación V = RI se define que:

1V1 .2

1AEc

El símbolo de la resistencia se presenta en la Figura 7:

Figura 7 Símbolo de la Resistencia.


Basándose en el concepto de resistencia se puede definir otros dos conceptos

importantes para el análisis de circuitos eléctricos.

Circuito abierto:

Se define como una resistencia infinita, es una interrupción del circuito por la

cual no puede ir o viajar una corriente, independientemente del voltaje que se

aplique entre las terminales que lo forman. Ver Figura 8.

Figura 8 Circuito Abierto.

Corto circuito:

Se define como una resistencia de cero ohms, es la conexión ideal entre dos

terminales de un circuito y por mayor que sea la corriente que atraviese esta

conexión, el voltaje sobre sus terminales es cero. Ver Figura 9.

Figura 9 Corto Circuito.

Transformación de fuentes

Mediante la transformación de fuentes y la simplificación, es posible obtener

en determinados circuitos, la fuente de tensión o intensidad equivalente respecto


de dos puntos del mismo. Esto es lo mismo que proporcionan los teoremas de

Thevenin y Norton respectivamente.

Si se tiene una fuente de Voltaje en serie con una resistencia entre dos

terminales A y B esta puede ser transformada en una fuente de corriente en

paralelo con la misma resistencia entre los terminales A y B (y viceversa) ver

Figura 10, para calcular el valor del voltaje o la corriente se una la ley de Ohm.

Figura 10 Transformación de Fuentes

PROCEDIMIENTO

( ).

Resistores En Serie Y Paralelo.

1. Para el circuito de la Figura 11, calcular y medir para encontrar la

resistencia equivalente observada desde los nodos: (llenar la Tabla 3)

a. A-B

b. C-B

c. E-F

d. A-C

e. C-E

f. C-F

g. B-F


Figura 11 Primer Montaje


Tabla 3 Datos Circuito serie y paralelo

RESISTENCIA

EQUIVALENTE EN LOS

NODOS

CALCULADA MEDIDA

A-B

C-B

E-F

A-C

C-E

C-F

B-F

En el informe describa paso a paso cual es la técnica que utilizo para

encontrar la resistencia equivalente en cada punto.

Codigo de Colores.

2. Los siguientes cuadros de colores representan las bandas de una

resistencia de cuatro bandas, indique el valor de cada una de ellas y su

respectiva tolerancia

Figura 12 Actividad Código de Colores

Linealidad de la Resistencia.

3. Siga el procedimiento que se muestra a continuación:

a. Conecte el circuito como se muestra en la Figura 13. con la

resistencia de 1k y el switch abierto.


Figura 13 Segundo Montaje

b. Ponga la fuente en 0v.

c. Ponga el Multímetro en serie con el circuito midiendo corriente.

d. Cierre el switch.

e. Documente los valores de la corriente cada vez que la fuente de

voltaje aumenta medio voltio desde 0v hasta 10v y póngalos en la

tabla 4.

Tabla 4 Linealidad de la Resistencia

Fuente de

Voltaje (v)

Corriente

Medida (A)

Corriente

Calculada

(A)

Fuente de

Voltaje (v)

Corriente

Medida (A)

Corriente

Calculada

(A)

0 5,5

0,5 6

1 6,5

1,5 7

2 7,5

2,5 8

3 8,5

3,5 9

4 9,5

4,5 10

5 10,5

f. Grafique en papel milimetrado los valores obtenidos en la tabla,

voltaje vs. corriente (voltaje en el eje vertical y corriente en el

horizontal) tiene que haber dos graficas corriente medida y calculada


en el mismo plano. ¿La resistencia se comporta linealmente según el

cambio del voltaje? Justifique su respuesta en el informe.

Potencia Eléctrica

4. Monte el circuito como se muestra en la Figura 14

Figura 14 Tercer Montaje

a. Mida la potencia en cada una de las resistencias para ello use los dos

Multímetros, uno de ellos midiendo voltaje y el otro midiendo

corriente.

b. Mida la potencia total consumida por la carga total.

c. Diseñe una tabla para colocar los datos medidos y los calculados.

d. Compruebe que la sumatoria de las potencias suministradas es igual

que la sumatoria de las potencias absorbidas, tanto con los datos

calculados como con los suministrados

Transformación de Fuentes.

5. Investigar a cerca de:

a. Fuentes reales y fuentes ideales (de corriente y voltaje).

b. Resistencia interna de las fuentes Transformación de fuentes

c. Que son fuentes independientes y fuentes controladas.

d. Realice el análisis del circuito que se presenta en al Figura 15, halle

voltajes y corrientes en cada uno de los elementos y total del circuito.

(este punto se soluciona analíticamente).


Figura 15 Transformacion Básica de Fuentes

e. Haga la transformación de fuente de corriente a una de voltaje y

monte el circuito resultante. Compruebe el valor de corrientes y

voltajes en cada uno de los elementos y en la totalidad del circuito.

Elabore una tabla con la totalidad de los cálculos.

Recuerde que el día del laboratorio debe entregar la hoja de los cálculos

analíticos correspondientes a la guía.

REFERENCIAS

1. Thomas, Roland E. “The Analysis and Design of Linear Circuits” 4th ed, Ed

Wiley, 2004.

2. Boylestad, Robert L “Introducción al Análisis de Circuitos” 10a ed, Ed

Pearson, 2004.

3. Dorf, Richard C. “Circuitos Eléctricos. Introducción al Análisis y Diseño” 5a

ed, Ed Alfa Omega S.A, 2003.

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