informe de laboratorio fisica electronica
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LABORATORIOS DE FISICA ELECTRONICA
NANCY SORAIDA BAYONA
CODIGO DEL CURSO 100414A
GRUPO 71
TUTOR
JORGE LUIS ESTRADA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
UNAD
2013
INTRODUCCION
Mediante el siguiente trabajo realizamos la apropiación textual y documentamos
las prácticas realizadas del curso de Física Electrónica. Se establecen los
conceptos, electricidad y electrónica realizando cada una de las cinco prácticas de
laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.
OBJETIVO
Reconocer los principales equipos del laboratorio e identificar las
magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por
medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Permitir reconocer las principales magnitudes empleadas que se emplean
en curso de Física Electrónica.
2. Identificar los principales dispositivos electrónicos empleados para
desarrollo de las prácticas de los laboratorios.
3. Conocer el funcionamiento y aplicación de componente mas utilizado
dentro de los componentes más utilizado dentro del circuito eléctricos como
son: resistencias o resistor.
4. Identificar el código de colores para la identificación de su valor óhmico
5. Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de.
6. Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de Los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos
7. Electrónicos de hoy en día
8. Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación 9. en el campo de los circuitos combi nacionales. También se pretende
identificar al 10. Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital.
MARCO TEÓRICO
Magnitudes eléctricas y equipo de laboratorio
Voltaje, tensión o diferencia de potencial (V)
En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente
entre los polos del generador o entre los puntos cualesquiera del circuito, es la
causa de que los electrones circulen por el circuito si este se encuentra cerrado.
Su unidad es el voltio (v). Se suelen emplear dos múltiplos de esta unidad que
son el kilovoltio (kV) y el megavoltio (mV) y también dos submúltiplos como son
el milivoltio (mV) y el microvoltio (µV).
1kV= 1.000 V 1MV= 1.000.000 V
1V= 1000MV 1 V= 1.000.000 µV
Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Se conecta en
paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir.
Intensidad de la corriente eléctrica (I).
La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que
circula por un circuito en la unidad de tiempo.
Se mide en Amperio (a). Normalmente se emplean de unos submúltiplos de esta
unidad que son miliamperio (mA) y el microamperio (µA)
1 A= 1.000 mA 1 A= 1.000.000 µA
La intensidad es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico,
esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la
tubería.
Para medir la intensidad de corriente que circulan por un circuito se utilizan unos
aparatos llamados amperímetros, se conecta en serie para efectuar la medida.
Resistencia Eléctrica (R)
Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la
corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de
la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al
paso de la corriente eléctrica.
La resistencia de un conductor depende del tipo de material de el que esta
compuesto de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y
por el contrario a mayor sección de conductor menor resistencia de la misma
forma que el agua circula por la tubería tiene pocos cambios de dirección y son
mas anchas.
La unidad de resistencia es el ohmio (O). Normalmente se emplean de esta unidad
como son kiloohmios (K O) y el megohmio (M O).
1 k O= 1.000 O 1 M O = 1.000.000 O
Ley de Ohm.
La ley de ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que
aplicamos a los extremos de un receptor y la intensidad de la corriente que circula
por este
Matemáticamente se expresa: V= I.R.
Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en
voltios. I es la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el receptor,
medida en amperio.
R es la resistencia del receptor, medida en ohmios.
Magnitudes y unidades eléctricas
Términos
Voltio:
Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan moverse
a través de un conductor. Su nombre, voltio, es en honor al físico
italiano, profesor en Pavia, Alejandro Volta quien descubrió que las reacciones
químicas originadas en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico
originaban una fuerza suficiente para producir cargas eléctricas.
Ohmio:
Unidad de medida de la Resistencia Eléctrica. Y equivale a la resistencia al paso
de electricidad que produce un material por el cual circula un flujo de corriente de
un amperio, cuando está sometido a una diferencia de potencial de un voltio.
Amperio:
Unidad de medida de la corriente eléctrica, que debe su nombre al físico francés
André Marie Ampere, y representa el número de cargas (coulombs) por segundo
que pasan por un punto de un material conductor. (1Amperio = 1
coulomb/segundo).
Culombio
Unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Se representa
con la letra C y equivale a una carga tal que ejerce una fuerza de 9 x 109 newtons
sobre otra carga idéntica situada a 1 metro de distancia. Equivale a la carga de
6,23 x 1018 electrones.
Faradio
Es la unidad de capacidad. Básicamente dice la cantidad de carga que puede
tener un condensador cuando pasa un cierto voltaje a través de el. Esto te dice
cuanta corriente fluye de al, y por cuanto tiempo, cuando pasa a través de distintos
tamaños de resistencias.
Un faradio es extremadamente grande. Un condensador de papel normal que
tenga un faradio podrá ser tan grande como tu cocina - sobre todo si es del tipo de
alto voltaje.
DESARROLLO DE LA PRACTICA 1
PROCEDIMIENTO
1. Identifique los dispositivos electrónicos y el equipo de laboratorio que usará
en la práctica. Realice una gráfica de las conexiones internas del protoboard
y del multímetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes
y las escalas de medición.
PROTOBORARD
Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrónicos sin uso de Soldadura. Hace una conexión rápida y fácil y es ideal para trabaja circuitos Pequeños o de prueba. En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Pero antes de trabajar con el, se deben conocer cuáles orificios están interconectados. Generalmente las conexiones son por columnas y en las secciones laterales por Filas. Con ayuda del tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.
MULTIMETRO Permite realizar mediciones de varias magnitudes de interés,
como: el voltaje, la resistencia, la corriente, la capacitancia, la frecuencia, etc.
tanto en señales continuas como alternas.La corriente se mide en amperios (A)El
flujo de electrones voltaje o tensión se mide en voltios (v) que es la misma fuerza
electromotriz.ACV : Voltaje Alterno, varia entre positivo y negativoDCV: Directo
ConstanteDCA: Corriente continuaHFE: Ganancia de los transistores
RESISTENCIA Son los elementos de mayor empleo en el ramo de la electrónica.
Su función es controlar o limitar la corriente que fluye a través de un circuito
eléctrico, presentando oposición al paso de la corriente eléctrica. | CÓDIGO DE
COLORES PARA RESISTENCIAS: el código de colores más empleado para
resistores, se compone de cuatro franjas de color, que se leen de izquierda a
derecha, siendo generalmente la cuarta franja dorada o plateada
FUENTE DE ALIMENTACIÓN Dispositivo que convierte las tensiones alternas de
la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas.
alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta
DIODO LED Es un elemento semiconductor que emite luz, sirven como
indicadores y también para iluminación sobre todo los de luz blanca. | Para
obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que
atraviesa el LED.
2. Medición de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentación y mida su
voltaje DC de salida con el multímetro. Solicite al tutor la información relacionada
con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de
medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento)
Utilizamos una fuente con un voltaje de 5V
3. Medición de la resistencia eléctrica. Solicite al tutor el valor teórico de la Resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el Multímetro. Si requiere información sobre la escala adecuada, la ubicación de Los terminales de medición y la forma de medir la resistencia eléctrica ( la Resistencia eléctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en Consultar a su tutor.
Al medir la resistencia con el Multímetro su valor fue 2.08
La escala a utilizar es Miliamperios (MA)
4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el protoboard.
5. Mida el voltaje DC en cada elemento.
Medición de voltaje:
* Desde la fuente a la resistencia con ayuda del multímetro nos genero un valor de
2.92 V
* Desde la fuente al LED: 4.94V
* Desde la resistencia al LED: 2V
6. Mida la corriente eléctrica que circula por el circuito. Solicite al tutor la
información relacionada con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de
medición y la forma de medir corriente eléctrica. ( la corriente se mide en serie con
el elemento )
Corriente eléctrica:
* Corriente de todo el circuito: 12.5 MA
* Corriente de la resistencia al LED: 12.6 MA
*
* Desde la entrada de la corriente hacia la entrada de la resistencia: 12.6MA
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 1)
Es importante verificar que para que encienda el DIODO LED se verificar
que el voltaje de la fuente sea el correcto ya que el resultado sea
satisfactoria en el caso en que elemento semiconductor sea un DIODO
LED debe contar con un con un voltaje de 5.
Según los resultados obtenidos se debe la corriente total que circula por
todo el circuito es de 12.5 MA.
Al calcular la corriente que circula por la resistencia es de 12.6 MA con
ayuda del Multímetro por consiguiente se concluye que la corriente que
circula por todo el circuito puede ser la misma que se encuentra en la
resistencia.
Las magnitudes y unidades de la electricidad son importantes saberlas
donde proviene y cuáles son sus magnitudes como las presentadas
anteriormente, saber cuál es la letra que representa cada una, y cuál es su
símbolo
A través de esta práctica se logro calcular las magnitudes mas utilizadas
en la electricidad como lo fueron el voltaje.
PRACTICA 2 CIRCUITOS ELECTRICOS
(LA RESISTENCIA ELECTRICA)
OBJETIVO
Conocer el funcionamiento y aplicación del componente más utilizado Dentro de los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o resistor. También se Empleará el código de colores para la identificación de su valor óhmico.
MARCO TEORICO´
Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los
electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en
el sistema internacional es el ohm, que se representa con la letra griega omega
(Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora
lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además
es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su
longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye
conforme aumenta su grosor o sección transversal)
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido
conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en
el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la
práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de
un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida
en Siemens.
Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede
definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en
que atraviesa dicha resistencia, así:1
Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de
potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un
conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional
a su resistencia"
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar
en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en
los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno
denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es
prácticamente nulo.
Resistencia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto grado al paso de la corriente eléctrica. En función del valor de esta propiedad, los materiales se clasifican en conductores, semiconductores o aislantes:
Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores eléctricos podemos nombrar a los metales.
Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio, al arseniuro de galio...
Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los plásticos.
- Resistencia
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (s) y del material con el que está fabricado, mediante la siguiente expresión:
Donde: R = resistencia. r = resistividad. L = longitud. s = Sección.
- Resistividad
La constante de proporcionalidad r se denomina resistividad, que depende del material con que está fabricado el conductor y de la temperatura. A la inversa de la resistividad se le denomina conductividad s:
- Unidades
La unidad de la resistencia eléctrica es el ohmio, que se representa por la letra griega W(omega). El ohmio se define como la resistencia que opone al paso de corriente eléctrica, una columna de mercurio de 106'3 centímetros de longitud y 1 milímetro de sección.
Los múltiplos del W son el kilo-ohmio (KW) que equivale 1.000 W, y el mega-ohmio (MW) que equivale a 1.000 KW, es decir a 1.000.000 W.
Código de colores
Figura 2: Diferentes resistencias todas ellas de empaquetado tipo axial.
Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica,
disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente
en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial,
el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código
de franjas de colores.
Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del
elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia
(normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La
última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el
multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.
El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número
de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado
en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias
de alta precisión o tolerancia menor del 1%.
Color de la banda
Valor de la 1°cifra
significativa
Valor de la 2°cifra
significativa
Multiplicador
Tolerancia
Coeficiente de
temperatura
Negro
0 0 1 - -
Marrón
1 1 10 ±1% 100ppm/°C
Rojo
2 2 100 ±2% 50ppm/°C
Naranja
3 3 1 000 - 15ppm/°C
Amarillo
4 4 10 000 ±4% 25ppm/°C
Verde
5 5 100 000 ±0,5% 20ppm/°C
Azul
6 6 1 000 000 ±0,25% 10ppm/°C
Morado
7 7 10000000 ±0,1% 5ppm/°C
Gris
8 8 100000000 ±0.05% 1ppm/°C
Blanco
9 9 1000000000 - -
Dorado
- - 0,1 ±5% -
Plateado
- - 0,01 ±10% -
Ninguno
-
DESARROLLO PRÁCTICA 2
MATERIALES:
Un protoboard
Un Multímetro
Una fuente de alimentación
Un diodo LED
Tres resistencias de diferente valor (una debe ser de 100)
Un (potenciómetro)
Cables de conexión
PROCEDIMIENTO:
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará
en esta práctica.
POTENCIOMETRO Es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta
manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye
por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo
en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca
corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que
pueden disipar más potencia.
2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.
RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA
NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO
390Ω 5%
ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO
220Ω 5%
CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ 1DORADO
100Ω 5%
3. Mida con el Multímetro el valor de cada resistencia y verifique que se Encuentre dentro de los límites de tolerancia.
RESISTENCIA | VALOR NOMINAL | TOLERANCIA | VALOR MULTIMETRO |
NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO | 390Ω | 5% | 386Ω |
ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO | 220Ω | 5% | 219Ω |
CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ
RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO
NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO
390Ω 5% 386Ω
ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO
220Ω 5% 219Ω
1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω
100Ω 5% 99.4Ω
PRIMERA RESISTENCIA:
390 X 5%= 19,5
390+ 19,5=409,5
390-19,5=370,5
El rango de tolerancia estaría entre: 409,5 y 370,5 según la toma con el multímetro
es correcta.
SEGUNDA RESISTENCIA:
220 X 5%= 11
220+ 11=231
220-11=209
El rango de tolerancia estaría entre: 231 y 209 según la toma con el multímetro es
correcta.
TERCERA RESISTENCIA:
100 X 5%= 5
100+ 5=105
100-5=95
El rango de tolerancia estaría entre: 105 y 95 según la toma con el multímetro es
correcta
4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el protoboard unarreglo
de 3 resistencias en serie.
RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO
NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO
390Ω 5% 386Ω
ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO
220Ω 5% 219Ω
1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω
100Ω 5% 99.4Ω
ALOR DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE: 710Ω
Req = 290Ω+220Ω+100Ω
Req= 710Ω
DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 700Ω
5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el protoboard
unarreglo de 3 resistencias en paralelo.
RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO
NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO
390Ω 5% 386Ω
ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO
220Ω 5% 219Ω
1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω
100Ω 5% 99.4Ω
Reqt=17509.8Ω299.59Ω
Reqt=58.44Ω
DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 59Ω
6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIÓMETRO. Identifique los terminales del
potenciómetro y mida los valores de resistencia entre ellos.
El potenciómetro tiene una perilla o cursor sobre el material resistivo, esta perilla o
cursor es el que se puede mover y es el que constituye la resistencia en las
terminales del potenciómetro.
Los valores que se midieron en el Multímetro entre las terminales del
potenciómetrofueron:
9.64 Ωen las terminales A-C
0 a 9.00Ωen el terminal A al B
7. Construya el siguiente circuito. Varíe el cursor del potenciómetro y observe
elefecto sobre el circuito. Explique lo sucedido.
Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se
iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de
la corriente que
le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por
ende este bajaba su luz.
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 2)
Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se
iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de
la corriente que
le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por
ende este bajaba su luz.
CONCLUSIONES.
Se reconoce la importancia del multimetro en las diferentes medidas de Voltajes
de CC, tensión, corriente continua, corriente CA, resistencia, conductancia,
comprobación de diodos, capacitancia, frecuencia, temperatura, captura de picos,
registros de mínimos y máximos promedios.
Básicamente una resistencia es de valor variable, por lo cual tiene tres terminales:
las correspondientes a los extremos de la resistencia y un terminal para el cursor,
que es un contacto que se mueve sobre toda la extensión de la resistencia. De
esta manera, si se toma este último terminal y uno de los extremos del
potenciómetro se tendrá una resistencia variable
Podemos observar que la corriente que circula por todos los elementos del circuito
es la misma, esto es lógico, ya que la cantidad de electrones que salen del
terminal negativo debe ser igual a la cantidad que ingresa por el positivo.
La tensión que cae en las resistencias es distinta, esto se debe a que la tensión
proporcionada por la fuente se debe repartir para vencer la oposición de todas las
resistencias. Por lo tanto, la suma de las caídas de tensión de todas las
resistencias debe ser igual a la proporcionada por la fuente.
En el circuito paralelo vemos que la corriente en el punto A tiene tres caminos
posibles, por la tanto la corriente "1" se dividirá en tres.
Resumiendo decimos que: "en un circuito serie la corriente que circula es la misma
en todos los elementos, mientras que en un circuito paralelo la tensión aplicada es
igual
PRACTICA 3
LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS
OBJETIVO: Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se Pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de Kirchhoff en los circuitos en estudio
MARCO TEORICO
Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito.
Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:
En serie En paralelo Mixtos
Circuitos en serie
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.
Circuito en paralelo
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.
Caída de tensión en un receptor
Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo
Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.
Características de los circuitos serie y paralelo
Serie Paralelo
Resistencia Aumenta al incorporar receptores Disminuye al incorporar receptores
Caida de tensión
Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia. La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila.
Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente.
Intensidad Es la misma en todos los Cada receptor es atravesado por una
receptores e igual a la general en el circuito.
Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.
corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia. La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito.
Cálculos
DESARROLLO PRÁCTICA 3
MATERIALES: - un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω ) - cables de conexión
PROCEDIMIENTO:
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en esta práctica.
- un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω )
- cables de conexión
2. CIRCUITO SERIE. Realice en el protoboard el montaje de un circuito serie, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse en 5 voltios DC.
3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se cumple
la Ley de voltajes de Kirchhoff ? Mida ahora la corriente del circuito.
4. 4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada
Una de las resistencias. Compare estos valores con los obtenidos en la
Experiencia.
SOLUCION PUNTO 3 Y 4
NOTA: La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es
diferente en cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se
utilizaron tres resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o
1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3 Rt : 220Ω + 330Ω + 1000Ω = 1550Ω.
Multímetro
INTENSIDAD DE CORRIENTE
I = 3,22 MA Multímetro
VOLTAJE Vr1= I x R1 = 0,7084 Multímetro
V r2 = I x R2 = 1,0626 Multímetro
Vr3 = I x R = 3,22 Multímetro
VT = vr1 + vr2 + vr3 = 4,991 Multímetro
5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el protoboard el montaje de un circuito
paralelo, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual
deberá fijarse en 5 voltios DC.
6. Mida la corriente en cada una de las cuatro ramas del circuito. Se cumple
la Ley de corrientes de Kirchhoff ? Mida ahora el voltaje en los terminales de
cada elemento.
7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del
voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos
en la experiencia.
SOLUCION PUNTO 6 Y 7
NOTA:
El voltaje ( V ) es el mismo y la intensidad de corriente ( I ) es diferente en
cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres
resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. V=IXR
IT = I1+ I2 + I3 = 42,87 MA Multímetro
= 116,6Ω
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 3)
La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es diferente en
cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres
resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3
coinciden, debido a que experimentalmente se realizaron las conexiones en
paralelo para las resistencias tal como se indica en el diagrama de las
Figuras 2y 3de esta práctica, y con el Multímetro se midieron voltajes y
corrientes en cada una de las tres resistencias del circuito, y son valores
muy cercanos a los obtenidos haciendo los cálculos teóricos.
CONCLUSIONES
Esta práctica ha sido muy provechosa por varias razones, las cuales se
resumen en esta conclusión. En primer lugar, se ha practicado el uso del
Multímetro y del proboard , que es algo muy importante y que seguirá
siendo provechoso en nuevas prácticas que se realicen en el futuro.
Los conocimientos de la Ley de Ohm fueron llevados a la práctica y se ha
observado cómo la Ley se cumple perfectamente siempre que las
conexiones y mediciones son hechas correctamente.
También se aprendió a hacer mediciones de voltajes, resistencias y
corrientes eléctricas y a establecer relaciones entre estos valores en base
al tipo de conexión con la que se esté trabajando, que puede ser en serie,
paralelo y serie paralelo.
Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo de esta práctica es también el
armar circuitos en los tres tipos de conexión ya mencionados. De la misma
forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por
ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en
serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en
paralelo.
Se ha cumplido con los objetivos propuestos para esta práctica, y se desea
que este reporte sea de provecho para aquellos que próximamente realicen
este tipo de experimentos prácticos de electricidad.
PRACTICA 4
COMPONENTES ELECTRONICOS
CONDESADOR, DIODO Y EL TRANSISTOR
OBJETIVO: Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.
MARCO TEORICO
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce
frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada),
es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de
almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación
de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de
una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las
placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga
eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de
carga total.
Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga
ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánicalatente; al ser introducido
en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar
la energía eléctricaque recibe durante el periodo de carga, la misma energía que
cede después durante el periodo de descarga.
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término
generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la
actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos
terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto
para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una
lámina como ánodo, y un cátodo.
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones
de amplificador, oscilador, conmutador orectificador. El término «transistor» es la
contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»).
Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de
uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video,relojes de
cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares,
etc
MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - resistencias: 100 Ω, 220 Ω, 1 K Ω y 6,8 K Ω - condensadores: 470 µF y 1000 µF - semiconductores: un diodo rectificador y un transistor 2N2222 o 2N3904 - cables de conexión
PROCEDIMIENTO:
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica.
Condensadores: Es un elemento pasivo que tiene la particularidad de almacenar carga eléctrica.
Un diodo rectificador: Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la
familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su
aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de
corriente alterna.
Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos
positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la
corriente eléctrica.
Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa;
con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.
Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la
frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima
en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa
máximas que soportarán.
Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de
alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente
directa
Transistor: Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos de material P y una de material N o dos de material N y una de material P. Para cualquiera de los casos el transistor tiene tres pines denominados emisor, base y colector. Este dispositivo se puede emplear para muchas aplicaciones, pero se destaca como amplificador, como conmutador, en sistemas digitales y como adaptador de Impedancias.
2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR. Construya el Siguiente circuito.
3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos después de
algún tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo sucedido.
Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el diodo LED,
sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es acumular energía. Por
consiguiente Se da por entendido q el condensador de 1000 micros acumula más
energía que el de 470 micros. Para hallar el nivel de carga de un condensador se
debe: C= capacitancia, V= voltaje, Q =carga en coolumbios Q = C * V = 1000 E-6
X 16 = 16m coolumbios Para hallar el tiempo de carga de un condensador:
= R * C = 100 X 1000 µF = R * C = 100 X 470 µF = 100 X 1000 E-6 = 100 X 470 E-
6 = 100 m segundos = 47 m segundos
4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente
circuito.
5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma
que quede en polarización directa. Qué sucede ? Explique lo sucedido. Si
se polariza el diodo normal de la forma directa, la corriente fluye y el diodo
LED prende.
6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa.
Qué sucede ? Explique lo sucedido
Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y el
diodo LED no prende.
7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito
Para saber la polarización de l transistor se coloca el multímetro en HFE. Si se
conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca.
8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y de salida ( I colector ) en función
del brillo en los LEDs. El transistor está amplificando la corriente de entrada
? Calcule = Ic / Ib la ganancia ( ) del transistor. La función del transistor es
amplificar la corriente, tiene tres pines, emisor, base, y conector
Corriente de entrada ( I base ) = 391,3 µA
Corriente de salida ( I colector ) = 14 ,18 MA
9. Calcule la ganancia ( β ) del transistor. β= Ic / Ib
La ganancia del transistor = IC / IB = 14,18 MA / 391,3µA = 14,18 E-3/ 391,3 E-6 =
36,23
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 4)
Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el
diodo LED, sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es
acumular energía. Por consiguiente Se da por entendido q el
condensador de 1000 micros acumula más energía que el de 470
micros.
Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y
el diodo LED no prende
Para saber la polarización de l transistor se coloca el Multímetro en
HFE. Si se conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca
CONCLUSIONES
Con el desarrollo de los laboratorios se entendió, la aplicación de los componentes
dentro de los circuitos; el manejo del condensador, el diodo normal y el transistor,
además el planteamiento de la ley de Ohm, y las Leyes de Kirchoff. Al final se
comprendió que los circuitos son de gran importancia para los ingenieros y de
mucha ayuda en la vida profesional ya que por medio de ellos se da el
funcionamiento de diferentes equipos electrónicos que son de gran utilidad para la
humanidad.
PRACTICA 5
ELECTRONICA DIGITAL
CIRCUITOS COMBINACIONALES Y FLIP-FLOPS
OBJETIVO: Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el campo de los circuitos combinacionales. También se pretende identificar al Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital
MARCO TEORICO
1. Compuertas Lógicas
El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada
con la siguiente fórmula: N = 2n
Invertidor (NOT)
Ejecuta la función lógica básica llamada inversión o complementación. Su
propósito es cambiar de un nivel lógico a su nivel opuesto. En término de bits,
cambia de 1 a 0 y de 0 a 1.
AND
Ejecuta la multiplicación lógica, comúnmente llamada la función AND. La salida
sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida
es LOW (0).
OR
Ejecuta la suma lógica, comúnmente llamada la función OR. La salida es HIGH
(1) si al menos una entrada es HIGH (1), de lo contrario es la salida es LOW (0).
NAND
Es un elemento lógico muy popular porque se puede utilizar como una función
universal. La salida sólo es LOW (0) cuando todas las entradas son HIGH (1), de
lo contrario la salida es HIGH (1).
NOR
Al igual que el NAND, es de gran utilidad por su propiedad universal. La salida es
LOW (0) si al menos hay una entrada HIGH (1).
XOR
Tiene sólo dos entradas. La salida es HIGH (1) sólo cuando las entradas tienen
niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es LOW (0).
XNOR
Tiene sólo dos entradas. La salida es LOW (0) sólo cuando las entradas tienen
niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es HIGH (1).
Exor
Esta puerta lógica , la EXOR, nos da a la salida un 0 siempre que sus
entradas tengan igual valor . En el resto de los casos da 1 a la salida.
Diagramas
2. Funciones Lógicas
Símbolo Lógico del “Half Adder”
Símbolo Lógico del “Full Adder”
Circuitos Lógicos Secuenciales
Los bloques básicos para construirlos son los circuitos flip-flops. Los circuitos
lógicos secuenciales son extremadamente importantes debido a su característica
de memoria.
Los flip-flops también se denominan "cerrojos", "multivibradores biestables" o
"binarios". Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas lógicas, como, por
ejemplo, puertas NAND, o comprarse en forma de circuitos integrados. Los flip-
flops se interconectan para formar circuitos lógicos secuenciales que almacenen
datos, generen tiempos, cuenten y sigan secuencias.
FLIP-FLOPS RS
Es el flip-flop básico
FLIP-FLOP D
Tiene solamente una entrada de datos (D) y una entrada de reloj (CK). El flip-flop
D, con frecuencia, se denomina flip-flop de retardo (y de datos). Este nombre
describe con precisión la operación que realiza. Cualquier que sea el dato en la
entrada (D), éste aparece en la salida normal retardado un pulso de reloj. El dato
es transferido a la salida durante la transición del nivel BAJO al ALTO del pulso de
reloj.
FLIP-FLOP JK
Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop universal; los demás tipos
pueden construirse a partir de él.
Decodificadores
Mucha de la información en las computadoras se maneja en una forma de
codificación muy eleveda. En una instrucción, es posible utilizar un campo de n
bits para denotar 1 de 2n posibles elecciones para la acción que se vaya a tomar.
Para efectuar la acción deseada, la instrucción codificada primero debe
decodificarse. A un circuito capaz de aceptar una entrada de n variables y de
generar la señal correspondiente de salida en una de 2n líneas de salida se le
denomina decodificador. Los decodificadores seleccionan una línea de salida con
base en señales de entrada.
Multiplexores
Es otra clase de circuitos selectores muy útiles, en donde puede seleccionarse
cualquier de n entradas para aparecer como salida. La elección está regida por un
conjunto de entradas de "selección".
MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - dos resistencias de 220 Ω - compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486 - cables de conexión
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica.
Compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486: Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.
2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades de las compuertas lógicas: a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas, traen Generalmente 4 compuertas en la disposición que muestra la figura.
b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que
deben conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.
c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar
un LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. ( recuerde que un
“1” lógico está entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )
LS7408 compuerta or con exclusiva
ENTRADAS Estado salida Voltaje salida
A B X Vx
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
LS7486 or con exclusiva
ENTRADAS Estado salida Voltaje salida
A B X Vx
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
4. Identifique las compuertas empleadas ( si es una OR, o una AND, etc. ) y su respectiva configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de componentes o consultando en Internet la referencia.
compuerta AND: (ver funcionamiento)
Cada compuerta tiene dos variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria designada por x. La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0. Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B están en 1. El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*). Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.
Compuerta OR: (ver funcionamiento)
La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma. Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
5. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS. Construya el siguiente circuito
lógico, el cual corresponde a un semisumador. ( sumador de 2 bits )
5. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad ( ver Marco Teórico de
la presente guía )
7. REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTAS NOR. Se puede construir un FF con
2 compuertas NOR en la configuración presentada. En este FF sus entradas S (
set ) y R ( reset ) están normalmente en estado bajo.
Por favor revise la configuración de la compuerta NOR LS7402 antes de realizar el
montaje, ya que difiere de las estudiadas anteriormente. Se anexa a continuación
Compuerta NOR
8. Compruebe el funcionamiento y la tabla de verdad del FF básico construido con
compuertas NOR. Cómo se almacena un “ 1 ” en el FF ? Cómo se almacena un “
0 ” en el FF ?
9. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el
correspondiente Informe de Laboratorio.
Para la elaboración de esta práctica se realizó con una batería de celular con
corriente directa de 3.5 voltios. Para poder determinar la compuesta lógica del
integrado se buscó el diagrama que nos permite identificar las entras y las salidas,
como también la alimentación del integrado.
HD74LS86P OR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.13
0 1 1 2.56
1 0 1 2.56
1 1 1 2.56
HD742502P NOR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 1 2.05
0 1 0 0.18
1 0 0 0.18
1 1 0 2.05
L57486 XOR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.18
0 1 1 2.05
1 0 1 2.05
1 1 0 0.18
Este integrado nos presenta que el XOR hace que las entradas y las salidas eran
diferentes a las anteriores.
HD74LS08P AND PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.18
0 1 1 0.18
1 0 1 0.18
1 1 0 2.03
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 5)
Para determinar El número total de posibles combinaciones de entradas
binarias es determinada con la siguiente fórmula: N = 2n
En la compuerta OR cuando las dos entradas son iguales a cero el diodo
no prende
Cuando En la compuerta OR cuando una de las entradas es 1 prende el
diodo
En la compuerta AND la vez en que se prende es cuando sus dos
compuertas son iguales a 1 de lo contrario no hay paso de corriente.
La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo
contrario la salida es LOW (0).
CONCLUSIONES
La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades
físicas denominadas señales
Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que
tiene dos dígitos 0 y 1
Un dígito binario se denomina un bit
La compuerta NOR es el complemento de la compuerta OR y utiliza el
símbolo de la compuerta OR
BIBLIOGRAFÍA
MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” – UNAD.
GUSSOW, Milton. “Fundamentos de Electricidad”. Editorial Mc Graw Hill.SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. y YOUNG, H.D. “Física Universitaria” (6ª edición). Addison-Wesley. 1988.
SERWAY,R.A. y JEWETT, J.W.“Física”(3ªedición,2volúmenes ).EditorialThomson-Paraninfo. Madrid, 2003.
TIPLER, P. A. “Física” (2 volúmenes).Editorial Reverté ( Barcelona ). 1999.TOCCI, Ronald. “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones” ( 6ª edición ).Editorial Prentice-Hall. México, 1996.
Familia Lógica CMOS - Electrónica y Tecnología de Computadores
electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/...05/.../trab_familia_cmos.pdf de DA Roldán