Informe de Laboratorio - Práctica Nº. 3: Leyes de l os Circuitos Eléctricos

Circuito Serie y Circuito Paralelo

Por

Luisa Yirley Ballén Coca – 1051184940

100414 – Física Electrónica

Presentado a

Uriel Villamil

Tutor

Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD)

CEAD Chiquinquirá Boyacá

Ingeniería de sistemas

2013

Introducción

En el siguiente trabajo se presenta el desarrollo de la práctica Nº. 3 sobre circuitos

eléctricos ya sea en serie y en paralelo. En esta práctica se identificaron los componentes

electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizo en el desarrollo de esta práctica.

Se realizaron cada uno de los montajes de los circuitos en serie y en paralelo en una

protoboard conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, las cuales se

fijaron en 5 V DC.

Se midió el voltaje de cada uno de los cuatro elementos del circuito en serie. Y si se

cumplió la segunda ley de Kirchooff, ley de voltajes para este circuito, porque la suma de

los voltajes de los elementos de consumo (resistores) es igual a la suma de los voltajes de

las fuentes de alimentación. Se midió después la corriente del circuito, también se calculó

el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada una de las resistencias y

se compararon los resultados obtenidos mediante la resistencia teórica y práctica.

Se midió la corriente de cada una de las cuatro ramas del circuito en paralelo. Y no se

cumple la Ley de corrientes de Kirchhoff, porque la suma de las corrientes de las 3 ramas

(resistencias) no da igual a la corriente eléctrica total. Se midió después el voltaje de los

terminales de cada elemento, también se calculó el valor de la corriente que circulaba por

cada elemento y el valor del voltaje entre los nodos del circuito y se compararon los

resultados obtenidos mediante la resistencia teórica y práctica.

Mediante la realización del presente trabajo, se pretende lo realizado dentro del marco de

la primera práctica de laboratorio de física electrónica en donde se establecieron

actividades de reconocimiento de los diferentes elementos que se utilizan para la

medición de diferentes escalas de la física electrónica.

Igualmente se realizara una introducción al funcionamiento de los circuitos eléctricos, su

aplicación y sus diferentes tipos. A su vez se establera conocimientos sobre las

características de las resistencias, sus tablas de colores su medición según su uso y

calculo para su adecuada utilización dentro de un circuito.

Objetivos

Objetivo General

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.

Objetivos Específicos

Identificar los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizará en

esta práctica.

Comprender de manera práctica los fundamentos de la electricidad y como crear un

circuito apropiadamente en el protoboard ya sea en paralelo o en serie.

Analizar y entender mediante la experiencia, los fundamentos de las resistencias.

Analizar y aplicar los fundamentos de la electrónica digital como el multímetro.

Realizar las mediciones adecuadas para el uso de resistencias, leds y demás

elementos que conforman un circuito eléctrico.

Identificar los terminales del potenciómetro y saber medir los valores de resistencia

entre ellos.

Saber el funcionamiento del potenciómetro.

Marco Teórico:

Se describirán a continuación algunos aspectos básicos y de funcionamiento de de los

principales equipos empleados en laboratorios de electrónica:

La Ley de Ohm establece una relación entre las tres magnitudes eléctricas

fundamentales y se enuncia de la siguiente manera:

El físico alemán Gustav Robert Kirchhoff fue uno de los pioneros en el análisis de los

circuitos eléctricos. A mediados del siglo XIX, propuso dos leyes que llevan su nombre y

que facilitan la comprensión del comportamiento de voltajes y corrientes en circuitos

eléctricos.

a. Primera Ley de Kirchhoff: Ley de Corrientes. La suma de todas las corrientes

eléctricas que llegan a un nodo, es igual a la suma de todas las corrientes eléctricas que

salen de él.

b. Segunda Ley de Kirchhoff: Ley de Voltajes. Esta ley se puede enunciar de la

siguiente manera:

En un circuito cerrado o malla, las caídas de tensión totales son iguales a la tensión total

que se aplica en el circuito.

Circuito Serie. Un circuito serie es aquel en el que todos sus componentes están conectados de forma tal que sólo hay un camino para la circulación de la corriente eléctrica.

En el circuito serie la corriente eléctrica (I) es la misma en todas las partes del circuito, es decir, que la corriente que fluye por R1, recorre R2, R3 y R4 y es igual a la corriente eléctrica que suministra la fuente de alimentación. Circuito Paralelo. En un circuito paralelo dos o más componentes están conectados a los terminales de la misma fuente de voltaje. Podemos definir cada terminal como un nodo del circuito y decir entonces que en un circuito paralelo todos sus elementos están conectados al mismo par de nodos.

El voltaje entre el par de terminales de un circuito paralelo es uno sólo y es igual al voltaje de la fuente de alimentación.

El Protoboard:

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 él, 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.

El Multímetro:

Es un instrumento muy útil en el laboratorio. 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. Se debe tener mucho cuidado

durante su uso, ya que dependiendo del tipo de magnitud que se quiere medir, debemos

seleccionar la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de

medir (puede ser en serie o en paralelo con el elemento).

La Fuente de Alimentación:

Es un dispositivo que convierte la tensión alterna, en una o varias tensiones,

prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al

que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).

La Resistencia:

Se le llama resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones para

desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema

Internacional es el ohmio, 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.

Cables de conexión:

Se utilizan principalmente para la conexión al distribuidor central y a los módulos.

También aquí los contactos y los materiales de alta calidad proporcionan una conexión

eléctrica eficaz.

Materiales:

- un protoboard

- un multímetro

- una fuente de alimentación

- tres resistencias (220Ω, 330Ω y 1KΩ)

- cables de conexión

Procedimiento:

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en

esta práctica.

Protoboard Fuente de alimentación

Multímetro

Cables de conexión

Resistencias

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.

Como estamos trabajando con un voltaje de 5V, entonces nuestra escala de medición

será de 20V en el multímetro ya que es la que más se aproxima en nuestra medición.

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.

Resistencia teórica:

R1= 220Ω ± 5%

R2= 330Ω ± 5%

R3= 1000Ω ± 5%

Fuente de Alimentación: 5 V

Resistencia Práctica: Voltaje con multímetro:

R1= 220Ω ± 5% el voltaje es 0.69 V

R2= 330Ω ± 5% el voltaje es 1.05 V

R3= 1000Ω ± 5% el voltaje es 3.18 V

Suma de los Voltajes = 4.92 V

Fuente de Alimentación: 4.9 V

IT = 3.14 mA (miliamperios) = 0.00314 A (amperios) (Corriente Eléctrica Total de todo el

circuito)

Si se cumple la segunda ley de Kirchooff, ley de voltajes, porque la suma de los voltajes

de los elementos de consumo (resistores) es igual a la suma de los voltajes de las fuentes

de alimentación Corriente eléctrica: Resistencia Práctica: I = V/R = 4.92 V / 1550ΩΩΩΩ =

0.00314 A (Amperios).

4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada una de las

resistencias.

Resistencia Teórica:

Resistencias en serie:

Tenemos los valores de las resistencias utilizadas:

R1= 220Ω ± 5%

R2= 330Ω ± 5%

R3= 1000Ω ± 5%

Fuente de Alimentación: 5 V

R1 + R2 + R3 = Rt (Total de la Suma de las resistencias)

220Ω + 330Ω + 1000Ω = 1550Ω

I = V/R = 4.9 V / 1550Ω = 0.00316 A (Amperios).

= ∗

= 0.00316 ∗ 220

= 0,6952

= ∗

= 0.00316 ∗ 330

= 1,0428

= ∗

= 0.00316 ∗ 1000

= 3,16

= + +

= 0,6952 + 1,0428 + 3,16

= ,

Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia:

Corriente Eléctrica Voltaje

Multímetro Cálculos Multímetro Cálculos

0.00314 A

0.00316 A

0.69 V 0.6952 V

1.05 V 1.0428 V

3.18 V 3.16 V

4.92 V 4.898 V

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.

Resistencia Teórica:

Resistencias en paralelo:

Tenemos los valores de las resistencias utilizadas:

R1= 220Ω ± 5%

R2= 330Ω ± 5%

R3= 1000Ω ± 5%

Fuente de alimentación: 5 V

Resistencia Práctica con multimetro:

R1= 220Ω ± 5% I1 = 21.1 mA (miliamperios)

R2= 330Ω ± 5% I2 = 13.86 mA (miliamperios)

R3= 1000Ω ± 5% I3 = 4.70 mA (miliamperios)

Suma de las corrientes eléctricas = 39.66 mA (miliamperios)

Fuente de alimentación: 4.56 V

IT = 34.7 mA (Corriente eléctrica Total de todo el circuito)

No se cumple la Ley de corrientes de Kirchhoff, porque la suma de las corrientes de las 3

ramas (resistencias) no da igual a la corriente eléctrica total.

7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del voltaje entre

los nodos del circuito.

Cálculos:

= ∗

=

=4.56

220 → = 20.73

=

=4.56

330 → = 13.82

=

=4.56

1000 → = 4.56

=

!"

1

!"

=1

+1

+1

=1

220+

1

330+

1

1000

1

!"

=330000 + 220000 + 72600

72600000=

622600

72600000

!"#

72600000

622600

$%&#''(. ('ΩΩΩΩ

=

!"

=4.56

116.61

)* = +. ', -.

Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia.

Voltaje Corriente Eléctrica

Multímetro Cálculos Multímetro Cálculos

4.56 V 4.56 V

21.1 mA 20.73 mA

13.86 mA 13.82 mA

4.70 mA 4.56 mA

39.66 mA 39.10 mA

Conclusiones

Se reconocieron los principales equipos del laboratorio e identifiqué las magnitudes

eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por medio del trabajo con

dispositivos electrónicos básicos, además apliqué y comprendí más a fondo los

conceptos estudiados en la Unidad 1 del Curso de Física Electrónica.

Comprendí de manera práctica los fundamentos de la electricidad y como crear un

circuito apropiadamente en el protoboard ya sea en paralelo o en serie.

Analicé y entendí mediante la experiencia, los fundamentos de las resistencias.

Analicé y apliqué los fundamentos de la electrónica digital como el multímetro.

Realicé las mediciones adecuadas para el uso de resistencias, leds y demás

elementos que conforman un circuito eléctrico.

Identifiqué los terminales del potenciómetro y aprendí a medir los valores de

resistencia entre ellos.

Aprendí el funcionamiento del potenciómetro.

Bibliografía

Módulo de Física Electrónica. Elaborado para la UNAD por: Freddy Reynaldo Téllez

Acuña. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Facultad de Ciencias

Básicas e Ingeniería. 2008.

Laboratorio de Física Electrónica Cead Chiquinquirá Boyacá, asesoría del tutor

encargado Ing. Uriel Villamil.

Tema 3. Resistores Variables. Disponible en:

http://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/tec_electronica/teoria/resistores_

variables.pdf

Serway, R. Física (Tomo II) (1996); 4ta. Edición; McGraw-Hill, México.

Serway, R.; Faughn, J. (2001); 5ta. Edición; Pearson Educación, México.

Kane, J.W. D; Sternheim, M. M. Física. 2º edición.Ed. Reverté.

Asimov, I. (1987) Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología 1, 2da. Edición;

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Brophy Electrónica fundamental para científicos. Editorial Reverté, 1979.

Shilling, Belove, Circuitos electrónicos. Boixareu Editores,1985.

Hibberd, Circuitos integrados. Boixareu Editores, 1973.

Hemenway, Henry, Caulton, Física Electrónica. Editorial Limusa, 1992.

Implementación de un Altímetro: Potenciómetro. Disponible en:

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11377/fichero/PFC+-

+Adrián+Jiménez+González%252FMEMORIA%252FCapitulo3++Implementacion+de+

un+altimetro_potenciometro.pdf