República de Panamá

Universidad Tecnológica de Panamá

Centro Regional de Veraguas

Asignatura:

Laboratorio de Fundamentos de ingeniería eléctrica

Tema:

Potencia

Profesor:

Pedro Pablo Batista M.

Estudiantes:

Brandon Bravo

Jesús Vega

Luis Moreno

Fecha:

14/09/2015

II Semestre 2015

Introducción

En eléctrica, el trabajo se realiza mediante el movimiento de electrones mientras que la potencia es considerada como la velocidad con que se realiza dicho trabajo, o en otras palabras como la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado; esta potencia proporcionada a una carga es siempre igual al producto del voltaje por la corriente que pasa por ella, ambos en corriente directa.

En este experimento, determinaremos la potencia disipada en un circuito resistivo de corriente directa; también verificaremos la ley de conservación dela energía en la cual la potencia disipada por cualquier número de elementos de resistencia es igual a la potencia proporcionada.

Objetivos:

1. Determinar la potencia disipada en un circuito resistivo de c-d.2. Demostrar que esta potencia se puede encontrar mediante tres métodos diferentes.

Instrumentos y equipo

Módulo de fuente de energía (0-120V c-d) EMS8821

Módulo de resistencia EMS 8311

Módulo de medición de CD (200 V, 500mA, 2.5 A) EMS8412

Conductores de conexión EMS 8941

1. Examine las resistencias 300, 600 y 1200ohm, en el Módulo de resistencia EMS 8311.

a) Escríbalas de acuerdo con su orden de capacidad para disipar calor.

1200, 600 y 300.

b) ¿Cuál resistencia puede manejar con seguridad la mayor potencia?

1200.

2. Usando los Módulos EMS de Resistencia, Medición de CD y de Fuente de Energía, conecte el circuito ilustrado teniendo cuidado de que concuerden Las polaridades con las indicadas en los medidores. Cerciórese de que el Interruptor de la fuente de alimentación esté en la posición off y que a la perilla de control de voltaje de salida se le ha dado toda la vuelta en sentido contrario al de las manecillas del reloj.

3. Conecte la fuente de energía. Haga girar la perilla de control del voltaje de salida hasta que el voltímetro de R1 indique 120V c-d. Mida la corriente que pasa por R1.

IR1 = 0.4 A

4. Deje que el circuito funciones durante tres minutos aproximadamente. Mientras tanto, calcule y escriba la potencia que disipa R1.

(IR1 x ER1 = PR1) (0.42 A) x (120 V) = 48 W

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. Quite el Módulo de Resistencia de la consola. Coloque la mano cerca de la resistencia de 300 ohm, R1, teniendo cuidado de no tocarla. Observará que dicha resistencia está caliente. (Está diseñada para operar a una temperatura continua de 350ºC).

Calcule las Btu/hora que disipa R1 por hora.

3.43 x W = 164 Btu.

6. Cambie el valor de R1 a 600 ohm. Repita los Procedimientos 2 y 3.

IR1 (600Ω) = 0.2 A

7. Calcule la potencia que disipa R1 (600 ohm), utilizando las tres ecuaciones dadas en la sección de la EXPOSICIÓN.

1) (P=E x I ¿=¿ (120) (0.2) = 24 W

0-120V c-d

2) (P=I 2 x R )=¿ (0.2 )2 x (600 )=¿ 24 W

3) (P= E2

R)=¿ (120)2/ 600 = 24 W

¿Coinciden todos los resultados? Sí.

Explique su respuesta.

Coincide, los resultados, ya que no importa que formula se utilice para obtener el valor de la Potencia, ya que la potencia disipada por R1, siempre será la misma.

8. Conecte de nuevo el circuito como se ilustra en la Figura. Observe que lastres resistencias de carga están conectadas en serie. (Se utilizará el mismo voltímetro para medir el voltaje en cada una de estas tres resistencias.)

9. Conecte la fuente de energía, ajuste el voltaje a 90V c-d según la lectura del voltímetro de dicha fuente.

a) Mida y anote la corriente I y el voltaje E en R1.I = 0.1 AE=24V

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

b) Desconecte los cables del voltímetro de R1 y conéctelos a R2. Conecte Lafuente de energía y ajuste el voltaje a 90V c-d, tomando esta lectura en el voltimetro de la fuente de alimentación. Mida el voltaje aplicado a R2. ER2 = 34V

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía.

c) Repita (b), midiendo en esta ocasión el voltaje de R3. ER3 = 74VReduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.

120V c-d

10. Calcule la potencia que se disipa en cada resistencia utilizando la ecuación P = EI. Determine la potencia total disipada sumando las tres potenciasdisipadas individualmente. Encuentre la potencia suministrada .

a) PR1=(ER1)(IR1) = (24V) (0.1 A) = 0,24 W

b) PR1= (ER2)(IR2) = (34V) (0.1 A) = 0,34W

c) PR1= (ER3)(IR3) = (74V) (0.1 A) = 0,74W

d) POTENCIA TOTAL DISIPADA = 1,32W

e) PS = ES IS = (90V) (0.1) = 0,90W

¿Concuerdan (d) y (e)?

Sí, concuerda, y es lógico, debido a que la suma de las potencias consumidas, debe ser igual a la potencia suministrada por la fuente, o muy cercana.

11. A continuación deberá determinar las potencias disipadas cuando no se conocen las caídas de voltaje en las resistencias. Conecte el circuito ilustrado en la Figura 9-3. (Este circuito es igual al que aparece en la figura 9-2, excepto que se han suprimido los voltímetros.)

12. Conecte la fuente de energía y ajuste el voltaje a 120 V c-d, guiándose por las lecturas tomadas en el voltímetro de la fuente. Mida y anote la corriente.

I = 0,2 A

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. Calcule la potencia que se disipa en cada resistencia. Encuentre la suma de la potencia total disipada y luego determine la potencia total suministrada.

a) (P=I 2 x R1 )=¿ (0.2 )2 x (200 )=¿8 W

b) (P=I 2 x R2 )=¿ (0.2 )2 x (300 )=¿12W

c) (P=I 2 x R3 )=¿ (0.2 )2 x (400 )=¿16W

120V c-d

d) POTENCIA TOTAL DISIPADA = 36W

e) PS = ES IS = (120V) (0,2 A) = 24W

¿Concuerdan (d) y (e)?

Sí concuerdan. Porque puede haber pérdida de potencia.

13. Conecte el circuito de la Figura 9-4. No conecte la fuente de alimentación por ahora.

Suponiendo que el voltaje de entrada es de 90V c-d, calcule la potencia disipada en cada resistencia, así como el total de potencia disipada.

PR 1= 902

300=27W

PR 2= 902

600=13,5W

PT=PR127+PR213,5=40,5W

= (90V) 2/600 ohm = 13.5WPT = + = 27 + 13.5= 40.5W

14. Si se sabe que la potencia suministrada debe dar la potencia total PT y que el voltaje de la fuente es 90V c-d, calcule el valor de la corriente de fuente IT

¿=PTE

=40,590

=0,45 A

15. Conecte el miliamperímetro al circuito, para medir la corriente total del circuito.

IT (medida) = 0.42 A

¿Concuerda el valor calculado con el valor medido de IT?

Explique por qué.

Si, este valor concuerda, ya que la corriente total que entra al circuito, debe ser la misma que salga de él. La totalidad del calor disipado por las resistencias en forma de potencia (cuando pasa corriente por ellas), entre el voltaje, debe ser igual a la suma de las corrientes individuales de cada resistencia en paralelo.

PRUEBA DE CONOCIMIENTO

90V c-d

1. Calcule la potencia disipada en cada resistencia, así como la potencia total de cada uno de los circuitos de la Figura.

2. El alambre redondo de cobre, de calibre 12, tiene una resistencia de 1.6 ohm por mil pies.

a) Calcule la potencia que se pierde en un conductor de alambre de cobre calibre 12, de 200 pies de largo, que lleva una corriente de 10 amperes. = I2 R = (100) (0.32)

R// 1.6 Ω / 1000 pies = 0.0016 Ω/pie

Resistencia (200 pies) = R = 200 pies x 0.0016 Ω/pie = 0.32 Ω

a) Potencia perdida:

P = R I² = 0.32 Ω x 10²A² = 32 W

b) ¿Cuál es el voltaje entre los dos extremos del conductor de (a)?

R// V = I R = 10 A x 0.32 = 3.2 VΩ

3. El devanado de campo en derivación de un motor de c-d tiene una resistencia de 240 ohm. Calcule la potencia que se pierde cuando el voltaje aplicado es 120V c-d.

R// Entonces se pierden:

P = (120 V)² / 240 = 60 WΩ

4. Un fusible de 1 ampere tiene una resistencia de 0.2 ohm. Dicho fusible se fundirá o “quemará” cuando la corriente que pasa por él sea lo suficientemente grande para producir una pérdida de potencia de 5watts. ¿Cuál es el valor de esta corriente “de fusión”?

R//

5. Una “conexión a tierra”, en la base de una torre de línea de transmisión tiene una resistencia de 2 ohm.

a) Si un rayo de 20,000 amperes cae en dicha torre, ¿Cuál será la potencia disipada en la “tierra”?

b) ¿Cuál será la caída de voltaje en la “tierra” en el instante en que se produce el fenómeno descrito en (a)?

6. Para elevar un grado de Fahrenheit la temperatura de una libra de aguase requiere un Btu. ¿Cuánto tiempo se necesita para calentar 100libras de agua (en un tanque perfectamente aislado), de 70ºF a 160ºF, utilizando un elemento de resistencia de 12 ohm conectado a una línea de 120V?

R//

7. Un motor de c-d toma una corriente de 50A a 230V. Si se disipan 1,200W en forma de calor en dicho motor, ¿de cuánta potencia se dispone para el trabajo mecánico?

R// P = (V) (I)

P = (230)(50)

P = 11500 Watts

Ahora hallamos la potencia Pt disponible para el trabajo mecánico:

Pt = P - Pc

Siendo Pc la potencia disipada en forma de calor, por lo tanto:

Pt = 11500 - 1200

Pt dispuesta para el trabajo mecánico= 10300 Watts.

Conclusión

Después de realizar estos experimentos podemos concluir que:

En los circuitos de corriente directa, la potencia eléctrica es medida en lats y se puede obtener por el producto del voltaje por la corriente eléctrica que circulan por la carga, por lo cual, la potencia es directamente

proporcional tanto al voltaje como a la corriente eléctrica en una carga, mientras mayores sean estos valores, mayor será el valorde la potencia.