DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICAS | Marlon Ponce

ELECTRICIDAD | MAGNETISMO | PTICA

FISICA II MANUAL DE PRCTICAS DE

LABORATORIO

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA

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MANUAL PRCTICAS DE LABORATORIO

FSICA II

Autor: Marlon F. Ponce Laboratorio de Fsica Versin revisada por: Carlos Vallejos T. Coordinador Ciencias Naturales

2012 UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA, UCA Universidad Centroamericana (UCA), Managua, Nicaragua Rotonda Rubn Daro 150 metros al oeste. Apartado Postal 69 WEB: www.uca.edu.ni

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CONTENIDO

INTRODUCCIN 4

NORMAS GENERALES EN EL LABORATORIO DE FSICA 5

GUAS DE LABORATORIO DE FSICA II 6

RECOMENDACIONES GENERALES Y MANEJO DE EQUIPOS DE MEDICIN 7

CIRCUITOS DE RESISTENCIA EN SERIE Y EN PARALELO 13

CONDUCTIVIDAD ELCTRICA Y LEY DE OHM EN LQUIDOS 19

REGLAS DE KIRCHHOFF 23

CIRCUITOS MIXTOS Y FENMENOS TRANSISTORIOS 27

CIRCUITOS CON CA Y APLICACIONES DE ELECTROMAGNETISMO 32

CELDAS SOLARES Y LAS ENERGAS RENOVABLES 36

NATURALEZA DE LA LUZ 39

LISTA DE REFERENCIA 42

ANEXOS 43

1. Rbrica para evaluar informe de laboratorio 43

2. Orientaciones para redactar el informe 45

a. Ejemplo de portada 45

b. Estructura del informe 45

3. Unidades y medidas del SI 51

4. Alfabeto Griego 53

5. Constantes Fsicas Fundamentales 54

6. Error absoluto y relativo (porcentual) 54

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INTRODUCCIN Las prcticas de laboratorio de Fsica son fundamentales para complementar la base terica que se recibe. A travs de la experimentacin se obtiene la ltima y definitiva garanta de la validez de una ley. Las sesiones prcticas que recibir en este curso permitirn lo siguiente: Confirmacin experimental, cualitativa y cuantitativa de la teora previamente abordada. Cuando algo

lo vemos resulta de mucha facilidad entender su significado y as retener su contenido. El profesor o instructor de laboratorio tendr la oportunidad de hacer ms creativa la enseanza de la

fsica, ya que segn la experimentacin y deduccin, los estudiantes pueden redescubrir las bases tericas planteadas.

Cada gua de este manual se ha diseado para que el estudiante pueda realizar la sesin de laboratorio de de manera casi autnoma, con poca intervencin del instructor. En cada una, se da cierta base terica acorde al experimento a realizar, se indica todo el procedimiento que se debe seguir y se seala los espacios necesarios para anotar los resultados y discusiones a las interrogantes que se plantean en la evaluacin. El profesor o instructor de laboratorio tendr una labor de asesoramiento, ayuda y revisin. Esta labor se desarrollar por grupos de trabajo los cuales deben ser formados naturalmente- previo al inicio del curso de Fsica II. Los integrantes de los grupos de trabajo no deben exceder los cinco miembros. Cada grupo dispone de tres horas para desarrollar y concluir la experiencia; dos de estas tres horas deben ser utilizadas en la realizacin del montaje experimental y la adquisicin de datos. Dado que se solicita la entrega de un informe de laboratorio. Se debe seguir las instrucciones especficas sobre la forma de escribirlo. La gua general para redactar el mismo se encuentra dentro de este mismo documento. El programa del curso esta constituido de ocho sesiones prcticas; siete de ellas relacionadas con electricidad y magnetismo y una con ptica. El aprovechamiento ptimo de cada experiencia depende en gran medida de la planeacin anticipada y adecuada de la misma, esto implica una buena documentacin de acuerdo al tema y una interpretacin precisa de la gua correspondiente presentada en este manual. Los estudiantes que lo deseen pueden descargar el Manual en la siguiente direccin Web: (anote en el siguiente espacio la direccin indicada)

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NORMAS GENERALES EN EL LABORATORIO DE FSICA

La siguientes medidas de seguridad han sido adoptadas para que con un poco de sentido comn se pueda trabajar en el laboratorio de manera segura, no slo para ti, sino para todos los que estn a tu alrededor.

1. Nunca trabajes en el laboratorio si no hay un profesor o instructor que se de cuenta de lo que haces.

2. Prepara tu actividad o experimento de laboratorio leyndolo de antemano. Haz las preguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota todas las precauciones que deber tomas.

3. Usa ropa apropiada para el laboratorio. En el laboratorio de fsica es obligatorio el uso de gabacha. Evita el uso de uso de joyas o artculos que cuelguen.

4. Mantn el rea de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesarios para tu trabajo. Esto incluye no usar computadora porttil si la prctica no lo amerita.

5. En caso de ser necesario usar gafas de seguridad, principalmente debe ser cuando trabajes con fuego, lquidos calientes y material de vidrio.

6. Nunca lances cosas, ya sea dentro o fuera del laboratorio.

7. Usa los aparatos nicamente como se indica en el manual o segn las instrucciones del profesor. Si quieres aplicar otro procedimiento, tu profesor tendr que aprobarlo primero.

8. Cuando se rompa algn equipo u objeto, sin importar el tipo material, informa de inmediato a tu profesor. Jams toques directamente vidrios rotos o mercurio derramado de un termmetro.

9. No toques objetos que pueden estar calientes; vasos metlicos, bombillas, resistencias, calentadores de inmersin, agitadores magnticos, etc.

10. Cuando trabajes con circuitos elctricos, apaga la fuente de alimentacin antes de hacer ajustes en ellos.

11. Si estas conectando un voltmetro o ampermetro a un circuito, tu profesor deber aprobar las conexiones antes de suministrar corriente.

12. No conectes entre s las terminales de una pila o batera con alambre. Puede que se caliente y resulte peligroso.

13. Informa de inmediato a tu profesor en caso de cualquier lesin, accidente o destrozo. Tambin avisa si sospechas que algo no funciona correctamente, por ejemplo sonidos u olores extraos.

14. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precauciones y seguridad.

15. Intersate por conocer la ubicacin de los extinguidotes y la salida de emergencia ms cercana.

16. Cuando termines tu trabajo, revisa que las conexiones de los circuitos elctricos estn desconectadas, y las de agua y gas queden cerradas. Guarda todos los materiales y aparatos en los lugares designados por el profesor. Cuando sea necesario, sigue las instrucciones para deshacerte de cualquier material de desecho. Y finalmente, Limpia el rea de trabajo y ordena el asiento utilizado.

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GUAS DE LABORATORIO DE FSICA II

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LABORATORIO N 1 RECOMENDACIONES GENERALES Y MANEJO DE EQUIPOS DE MEDICIN

Objetivos 1. Asimilar las medidas de seguridad para prevenir un choque elctrico y cortocircuitos. 2. Adquirir habilidades en el manejo de los diferentes aparatos de medicin y fuentes de alimentacin. 3. Aprender a leer resistencia usando el cdigo de colores y el ohmmetro 4. Instruir la construccin de circuitos simples en un tablero de conexiones 5. Familiarizarse con la funcin de los componentes de un circuito elctrico simple y como actan en

conjunto. Introduccin Cuando la corriente elctrica pasa a travs del cuerpo humano produce el efecto llamado sacudida o choque elctrico. El choque elctrico puede ocurrir por un deficiente diseo del equipo, fallas elctricas o errores humanos. El efecto letal del choque elctrico es una funcin de la cantidad de corriente la cual es forzada a travs del cuerpo humano, como camino de conduccin. No necesariamente depende del valor del voltaje aplicado. Un choque de 100 voltios puede resultar tan mortal como de uno de 1000 voltios. Por general el nivel de corriente requerido para matar a cualquier ser humano es pequeo, por esta razn deben ejercerse cuidados extremos para prevenir que ocurra el choque elctrico. La mnima corriente que puede ser percibida por la mayora de los seres humanos es de 1 miliamperio-mA- y el rango ms fatal de corrientes se encuentra entre 100 y 300 mA. Tambin es importante estudiar la relacin que existe entre las cantidades elementales presentes en un circuito elctrico; corriente, tensin y resistencia mixta. Cabe destacar que la corriente solamente fluye en un circuito cerrado. A principios del siglo XVIII, el fsico alemn G. S. Ohm, como resultado de sus experimentos, descubri que todas estas cantidades bsicas son directamente dependientes entre s y que cada una de ellas depende pues del valor de las otras dos. Basndose en esos resultados estableci que la corriente que pasa por un circuito es directamente proporcional a la tensin aplicada a la resistencia e inversamente al valor de dicha resistencia.

Esta ley puesta en frmula es: R

VI =

Donde V es la tensin elctrica en voltios, I es la intensidad de la corriente elctrica en Amperes y R es de la resistencia elctrica dad en ohm. Si se conocen dos de esas variables se puede determinar la tercera. Materiales y equipos

Resistencias de distintos valores Fuente alimentacin CC, 0-30V Diodos LED 1 Restato (Resistencia variable) Bombillo incandescente Conexiones Tablero de conexin 1 resistencia de 100 2 instrumentos V/A Fusibles

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Metodologa 1. Explicaciones de las medidas de seguridad: junto a su grupo de trabajo proceda al leer cada una

de las siguientes recomendaciones generales de seguridad para evitar accidentes en los laboratorios de Fsica II. Discuta con sus compaeras la lgica de cada una de ellas. Antes de comenzar a trabajar con cualquier equipo, averige en qu condiciones est el equipo y

si existe algn peligro.

Nunca confe en dispositivos de seguridad tales como fusibles, relevadores y sistemas de cierre, como base de su proteccin. Puede ser que no estn funcionando, o que no logren protegerlo cuando ms lo necesite.

Jams quite la punta de tierra de un enchufe de entrada de tres alambres. Esto elimina la

caracterstica de conexin a tierra del equipo, convirtindolo en un verdadero peligro.

Conserve el orden en la mesa de trabajo. Trabajar entre una maraa de cables de conexin, con un montn de componentes y herramientas slo propicia el descuido, con lo que aumentan las posibilidades de un cortocircuito, choques y accidentes. Acostmbrese a trabajar en forma sistemtica y organizada.

No trabaje sobre pisos mojados. Esto hace que se reduzca

sustancialmente su resistencia, al haber mejor contacto a tierra; trabaje sobre tapetes aislantes, o pisos aislados.

No trabaje solo. Siempre conviene que haya otra persona para cortar la

corriente, aplicar respiracin artificial y llamar a un mdico.

Trabaje siempre con una mano a la espalda, o en el bolsillo (en experimentos de potencia). Cualquier corriente que pase entre las manos atraviesa el corazn y puede ser ms letal que cuando va de una mano al pie. Los tcnicos experimentados trabajan siempre con una sola mano. Observe con cuidado a su tcnico de televisin.

No distraiga ni se distraiga. No permita que le distraigan y no converse

con nadie, sobre todo si se trabaja con equipos peligrosos. No sea usted la causa de un accidente.

Muvase siempre con lentitud cuando trabaje cerca de circuitos

elctricos. Los movimientos rpidos y violentos son la causa de muchos choques, accidentes y cortos circuitos.

2. Reconocimiento de materiales y equipos de medicin y prueba; a. Atienda a la explicacin del equipo de medicin y prueba (Multmetro) el

cul se utilizar en los laboratorios subsiguientes, de ste identifique y anote el significado de cada una de las posiciones del selector giratorio: la simbologa, entrada positiva, negativa, comn, las escalas, magnitudes que se pueden medir y las unidades de medida respectivas. Ver figura 1

Figura 1. Selector giratorio, Multmetro Fluke 117

9

b. Aprenda a probar diodos LED (rojo, verde o amarillo) con el multmetro y aplique el concepto de

polaridad (simbologa):

c. Mida con un voltmetro CD, la tensin en una batera alcalina 9V, dos pilas (AA y AAA) anote los

resultados en la tabla 1. Tabla 1. Lectura de voltaje

Batera o Pila

Voltaje de Fabrica, V (nominal)

Voltaje Ledo, V

Alcalina 9 V

AA

AAA d. Utilice el multmetro en la funcin correspondiente para leer resistencias y compar este valor con

el que obtendr a travs del cdigo de colores. En el inciso d el instructor/profesor mostrar dos ejemplos de lectura de resistencia usando el cdigo de colores, luego se le entregar a cada estudiante resistencias para conocer su valor usando el cdigo de colores y verificar el resultado con el ohmimetro.

Tabla 2. Lectura de resistencias usando el cdigo de colores

Color 1ra. Cifra (A) 2da. Cifra (B) 3ra. Cifra (C) Tolerancia (D) Negro - 0 - Marrn 1 1 0 Rojo 2 2 00

Naranja 3 3 000 Amarillo 4 4 0 000 Verde 5 5 00 000 Azul 6 6 000 000 Violeta 7 7 0 000 000 Gris 8 8 00 000 000

Blanco 9 9 000 000 000 Oro 5 % Plata 10 %

Sin color 20 %

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Tabla 3. Valores de las resistencias facilitadas

R

Combinacin de colores

Valor nominal con el cdigo de

color

Valor real con el

multmetro

Desviacin (Real - Nominal)

Resistencia buena o daada?

1

2

3

4

5

6

7

8

Nota: al escribir el valor nominal debe anotar tambin la tolerancia con base en la ltima banda del cdigo de colores (Ej. 2200 100 )

e. Tambin se le mostrar como hacer conexiones de componentes en el tablero de conexin segn los nodos. Ver figura 2

El tablero de conexin lleva un sistema de puntos de conexin, los cuales, estn conectados con alambres, tal como lo muestran las lneas en la cara superior de la placa. Estos puntos de conexin aceptan las espigas de los enchufes de los componentes usados en los experimentos. Un bloque de conexin (9 puntos unidos con una lnea continua en la cara superior) contiene un alambre corto entre las espigas que permite que los puntos de conexin, del tablero de conexin, sean convenientemente conectadas una con otra sin necesidad de un cable de conexin. Cada bloque de conexin tiene 9 puntos conectados unos con otros como un solo nodo. Facilita el montaje del circuito sin necesidad de usar tantos cables de conexin. f. Manipulacin de la fuente de alimentacin. Atienda la explicacin sobre las instrucciones de

manejo de la fuente de alimentacin. Para evitar que se le olvide, anote el procedimiento indicado por el instructor sobre como manipular dicho equipo. Anote adems el tipo de corriente que suministra.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ g. Circuito simple; a continuacin se proceder a

armar un circuito simple el cual se muestra en la figura 2, para ello siga los siguiente pasos:

i. Observe que el smbolo indica donde se debe conectar la fuente de alimentacin.

ii. Los nmeros 1, 2 y 3 indican donde se ubicaran cables de conexin, los cuales pueden ser de los

Figura 2. Montaje de un circuito simple.

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rojos o azules o bien los componentes rgidos con una lnea continua en la cara superior, tambin son conectores.

iii. La lnea cortada a mitad del circuito representa la ubicacin de un interruptor o Switch. Este debe estar abierto antes de encender la fuente (abierto significa que debe estar en seal de apagado).

iv. El crculo con una X en el centro indica una lmpara o bombillo incandescente. v. Si todo esta bien, suministre 4.5 V al bombillo y cierre el circuito (para ello cambie a posicin de

encendido el interruptor) vi. Abra el circuito (seal de apagado en el Switch) sustituya los bloques rgidos por cables de

conexin y repita el paso anterior. vii. Abra el circuito e intercambie la posicin del

bombillo con el interruptor, repita el paso v nuevamente.

viii. Anote sus observaciones; luminosidad del bombillo al intercambiar las posiciones, funciones los cables y bloques rgidos conectores, seguridad y precauciones durante el montaje de un circuito en el tablero de conexin.

h. Medir voltaje; proceda a montar el circuito de la

figura 3. La fuente () indica que se usar un voltaje de 0 hasta 12 voltios de corriente contina.

i. Verifique que el multmetro se encuentre el la posicin correcta para medir voltaje y revise que el interruptor este en posicin de apagado.

ii. Suministre un voltaje de 4.5 voltios al circuito. Y cierre el interruptor. iii. Anote el valor indicado por el multmetro y sus observaciones respecto a como medir voltaje.

Observaciones i. Medir intensidad de corriente elctrica;

construya un circuito como el de la figura 4. Observe que debe colocar el ampermetro (letra A) entre dos bloques de conexin.

i. Cercirese que el multmetro se encuentra en la posicin correcta para medir intensidad de la corriente elctrica y revise que el interruptor se encuentre en posicin de apagado.

ii. Suministre un voltaje de 4.5 voltios al circuito y cierre el interruptor.

iii. Anote el valor indicado por el Multmetro y sus observaciones respecto a como medir intensidad de corriente elctrica.

iv. Apague la fuente de alimentacin, desarme el circuito armado y ordene el lugar de trabajo. Observaciones

Figura 3. Medicin de tensin

Figura 4. Medicin de intensidad

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Datos ledos (Circuito simple)

Voltaje en la fuente (V)

Voltaje ledo con el voltmetro(V)

Intensidad de corriente leda con el ampermetro (A, mA)

Resistencia calculada (Ohm) (use ley de ohm dada en introduccin)

Evaluacin 1. Registre en una tabla la simbologa principal tanto de componentes elctricos como de magnitudes

elctricas y sus unidades de medida. 2. Resuma las consideraciones principales a tomar en cuenta cuando se mida la tensin (o voltaje) y la

intensidad de corriente elctrica. 3. Extraiga sus conclusiones de la sesin nmero 1 de laboratorio y destaque los aprendizajes ms

importantes que podr poner en prctica en la vida diaria. 4. Investigacin; Indague (y presente en el anexos del reporte de este Laboratorio) sobre los tipos de

materiales conductores hmicos (resistencias de carbn, conductores de cobre, etc.).

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LABORATORIO N 2 CIRCUITOS DE RESISTENCIA EN SERIE Y EN PARALELO

Objetivos 1. Comprobar experimentalmente la ley de Ohm 2. Investigar que materiales obedecen a la ley de Ohm 3. Comprobar experimentalmente las ecuaciones de resistencia cuando se conectan en serie 4. Aplicar las ecuaciones de resistencia conectadas paralelo en circuito sencillo de laboratorio. 5. Combinar los conceptos de resistencias en serie y en paralelo y aplicarlos a circuitos mixtos de

resistores. Introduccin Si se conoce el valor de la tensin aplicada a los extremos de un conductor y la intensidad de l corriente que por l circula, se puede calcular el valor de la resistencia del mismo mediante la aplicacin de la ley de Ohm para una porcin de dado que;

I

VRdondede

R

VI ==

Para un mismo conductor el valor de la resistencia, por lo general es constante, no dependiendo de V ni de I, ya que esta determinada por la naturaleza y dimensiones del conductor. Entonces para determinar la resistencia de una porcin de circuito es necesario conectar en l un ampermetro en serie y un voltmetro en paralelo. En el sistema internacional (SI) la tensin elctrica V se mide en voltios, la intensidad de la corriente I en amperios y la resistencia elctrica R en ohm (). Tomando como base la ley de Ohm las resistencias se pueden agrupar tanto en serie y en paralelo y estudiarse aplicando los principios de la misma. Los experimentos de resistencias en serie y en paralelo pretenden demostrar que al conectar resistencias en serie o en paralelo el valor de la corriente que pasa por cada una de ellas depende del arreglo de las mismas. La corriente que pasa por cada una de las resistencias armadas en serie es la misma, mientas que en un circuito en paralelo el valor de la corriente elctrica vara segn el divisor de corriente, es decir segn el valor de cada una de ellas en dependencia del valor que tengan esas resistencias. Para aplicar la ley de Ohm en un circuito en serie se sustituyen las resistencias por una sola que tenga el mismo valor equivalente a la suma de todas las resistencias conectadas en serie. En el circuito de la figura 1 por cada resistencia la misma corriente I. Al polo -de la batera no puede llegar ms corriente de la que sale por el polo +. De este modo, en todo el circuito no puede aadirse o restarse ninguna corriente y, por tanto, I es la misma en todo l. Aplicando la ley de Ohm a todas y cada una de las resistencias del circuito, tenemos:

321 321;; RIVRIVRIV RRR ===

Tambin se observa que:

321 RRRtotVVVV ++=

Figura 1. Conexin en serie

de resistencias

I

14

Sustituyendo las tres resistencias en serie por una sola, Re, que extraiga la misma corriente de la batera, se puede decir que Vtotal = IRe. Por consiguiente: ( )321321 ***** RRRIRIRIRIRI e ++=++= Dividiendo por I resulta:

321 RRRRe ++= Se ve que la resistencia que sustituye a varias en serie es igual a la suma de ellas. En la figura 2 se da tres resistencias R1, R2 y R3, conectadas a la misma fuente de tensin V. Si se aplica la ley de Ohm se puede calcular la corriente que circula por cada una de las tres resistencias;

33

22

11 ,,

R

VI

R

VI

R

VI ===

Segn la ley de los nodos de Kirchhoff; It = I1 +I2 +I3 ) Si las tres resistencias se sustituyen por una sola resistencia equivalente Re. La corriente total puede expresarse ahora por;

321 R

V

R

V

R

V

R

VI

e

t ++== o

++=

321

111*

1*

RRRV

RV

e

Si se divide ambos lados por V, se tiene que,321

1111

RRRRe++= , lo que significa que la inversa de la

resistencia equivalente es igual a la suma de los valores inversos de cada una de las resistencias individuales. Cuando solamente se tiene dos resistencias se puede usar la siguiente frmula.

21

21 *

RR

RRRe +

=

Materiales Tablero de conexin Resistencia de 1K

Multimetro para V/A. Resistencia variable (restato)

Resistencia de 47 Fuente de alimentacin 0-30V CC Resistencia de 100 Cables de conexin Resistencia de 470

Figura 2. Conexin en paralelo

de resistencias

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Metodologa 1. Para la demostracin de la ley de Ohm sigua los

siguiente pasos; a. Construya un circuito como el esquema de la

figura 3, con una resistencia de 100 ohm. b. Use una fuente de alimentacin de 0 a 20V, no

exceda el voltaje en circuito ms all de 12 V. c. Asegrese que todo el circuito est

correctamente montado. Antes de encender la fuente verifique que el potencimetro de control de voltaje est en cero. Encienda la fuente de alimentacin.

d. Vare el voltaje de la fuente desde 0 a 10 V, de 1 en 1 voltio, anotando los valores de corriente correspondiente a cada tensin en la tabla 1.

e. Reduzca a cero el voltaje de la fuente y desconecte del circuito el cable positivo.

f. Sustituya la resistencia de 100 Ohm, por el restato. g. Fije un voltaje de 8 V, en la fuente; apguela y conecte nuevamente el positivo al circuito. No debe

reducir a cero el voltaje de 8 V, para mantener el mismo valor durante la toma de datos siguiente. nicamente apague la fuente.

h. Mida las corrientes correspondientes a los distintos valores de las resistencias segn se le pide en la tabla 2.

i. Tenga cuidado al variar la resistencia. Antes de que cambie de valor de R, debe apagar la fuente de voltaje para evitar corrientes muy grandes que daen el ampermetro o las resistencias de pequeo valor.

Tabla 1. Intensidad de la corriente con voltaje variable. Resistencia constante de 100

Voltaje (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Intensidad calculada (mA)

Intensidad medida (mA)

Error Relativo (%)

Tabla 2. Intensidad de la corriente con voltaje constante.

Voltaje constante de 8 V

Resistencia () 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Intensidad calculada (mA)

Intensidad medida (mA)

Error Relativo (%)

j. Reduzca a cero la fuente, apguela. Desconctela de la red, desarme el circuito y ordene el puesto de trabajo.

Figura 3. Circuito para comprobar ley de ohm.

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k. Con los datos de la tabla 1, trace grfico V (Y) vs. I (X) cuando R es constante. l. Con los datos de la tabla 2 trace un grfico R (X) vs. I (Y) cuando V es constante. m. Para los pasos k y l saque sus propias conclusiones y presntelas en el reporte al respecto de:

i. Forma de la grfica (lineal, exponencial)

ii. Relacin funcional entre la Intensidad y el Voltaje y entre la intensidad y la resistencia.

iii. Determine la pendiente de ambas grficas, usando el mtodo de mnimos cuadrados. Qu

representa esta pendiente en cada caso?

2. Resistencias en serie; construya un circuito de tres resistencias en serie, como el de la figura 4.

a. Realices lo clculos pertinentes para encontrar los valores tericos del circuito y anotarlos en la tabla 3.

b. Verifique que el circuito est correctamente y encienda la fuente de alimentacin, previamente debe estar ajustada en 14 voltios.

c. Mida la corriente que pasa por cada uno de las resistencias. Tenga cuidado al desconectar el ampermetro primeramente debe apagar la fuente de voltaje.

d. Mida cada uno de los voltajes del circuito, es decir el voltaje total y el respectivo de cada una de las resistencias.

e. Apague la fuente de tensin y desconecte el cable positivo del circuito. f. Sustituya las tres resistencias por su equivalente, arme nuevamente el circuito (ver figura 4) ahora

solamente con una resistencia (utilice el restato o resistencia variable). Anote los valores ledos en la fila de R equivalente.

g. Mida nuevamente el voltaje y la intensidad total en el circuito. h. Anote los valores obtenidos en la tabla 3.

Tabla 3. Medida de tensin y corriente en un circuito en serie.

Valores tericos Resultado experimental Componente Corriente

(mA) Voltaje (V) Corriente (mA) Voltaje (V)

Circuito en serie (V e I Total)

R1 =

R2 =

R3 =

Requivalente =

Compruebe:

a. Itotal = IR1 = IR2 = IR3 b. Vtotal = VR1 + VR2 + VR3

Figura 4. Resistencias en serie.

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3. Resistencias en paralelo; construya un circuito de tres resistencias en paralelo, como el de la figura 5. a. Realices lo clculos pertinentes para

encontrar los valores tericos del circuito y anotarlos en la tabla 4.

b. Cercirese del estado de las conexiones realizadas y encienda la fuente de alimentacin, previamente debe estar ajustada en 14 voltios.

c. Mida la corriente que pasa por cada uno de las resistencias. Tenga cuidado al desconectar el ampermetro primeramente debe apagar la fuente de voltaje.

d. Mida cada uno de los volatjes de los elementos del circuito. La fuente y las 3 resistencias. e. Apague la fuente de tensin y desconecte el cable positivo del circuito. f. Sustituya las tres resistencias por su equivalente, arme nuevamente el circuito (figura 6) ahora

solamente con una resistencia (utilice el restato o resistencia variable). g. Mida nuevamente el voltaje y la intensidad total en el circuito. h. Anote los valores obtenidos en la tabla 4.

Tabla 4. Medida de tensin y corriente en un circuito en paralelo.

Valores tericos Resultado experimental Componente Corriente

(mA) Voltaje (V) Corriente (mA) Voltaje (V)

Circuito en paralelo

(V e I Total)

R1 =

R2 =

R3 =

Requivalente =

Compruebe:

a. Itotal = IR1 + IR2 + IR3 b. Vtotal = VR1 = VR2 = VR3

4. Desconecte todos los equipos y componentes y ordene el puesto de

trabajo, recuerde colocar los cables de conexin en el lugar indicado.

Figura 5. Resistencias en paralelo

Figura 6. Circuito con resistencia equivalente

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Evaluacin 1. Cules son las tres formas en que se puede escribir la ley de Ohm? 2. Qu sucede con la corriente que pasa por una resistencia si:

a. se duplica la tensin b. se reduce la resistencia a la mitad?

3. Realice su respectivo anlisis y discusin para cada tabla de valores. Compare el error entre en valor terico o calculado y los datos experimentales obtenidos durante la prctica de laboratorio. Son aceptables los errores? Por qu?

4. Cul es la particularidad de las resistencias que se conectan en serie o en paralelo? 5. Por qu cree es importante tener asocianes en serie o en paralelo de componentes resistivos? Ejercicios anexos

Nota: Los debe practicar antes de entrar a la prctica de laboratorio, puede que sea requerido para la prueba previa a la sesin. No es necesario presentar en su reporte o informe de laboratorio.

1. La tensin aplicada a una resistencia de 10 es de 50 V. Cul es la corriente? 2. Una corriente de 10 A pasa por una resistencia de 22 ohmios. Cul es la tensin aplicada a la

resistencia? 3. Una resistencia desconocida est conectada a una fuente de 42 V. La corriente medida es de 7 A.

Cul es el valor de la resistencia en cuestin? 4. En un circuito se necesita una resistencia de 100 ohmios. Se dispone de resistencias de valores de 10,

20, 30, 40, 50, 60 y 70 ohmios. Cules son las combinaciones posibles en serie de estas resistencias con las que podemos obtener 100 ohmios?

5. Calcule la resistencia equivalente de los circuitos en paralelo siguientes.

a. 60 y 40 ohmios b. 300, 200, 50 ohmios c. 7 Resistencias de 56 ohmios.

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LABORATORIO N 3 CONDUCTIVIDAD ELCTRICA Y LEY DE OHM EN LQUIDOS

Objetivos 1. Estudiar el fenmeno de conduccin de electricidad en lquidos y conductores slidos. 2. Determinar si el agua contiene disueltas sustancias conductoras de corriente elctrica. 3. Examinar la relacin entre tensin y la intensidad de corriente elctrica en una solucin acuosa. Introduccin Para que un medio material pueda conducir la corriente elctrica debe contener cargas mviles capaces de conducir la electricidad. En los metales, las cargas mviles son los mimos electrones de las capas ms externas de los tomos que lo forman (electrones de conduccin). Al formarse el metal, el campo de cada tomo afecta a sus vecinos ms prximos, lo que hace que los electrones ms externos dejen de estar ligados a un solo tomo y tengan libertad para moverse a travs de todo el slido. En algunos lquidos, por ejemplo el agua, si se disuelven sales, cidos o bases, stas se disocian en iones positivos y negativos que pueden moverse a travs del lquido, por lo que la conduccin elctrica se hace apreciable. La conductividad en medios lquidos est relacionada con el pH, es decir con la presencia de sales en solucin, cuya disociacin genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energa elctrica si se somete el lquido a un campo elctrico. Estos conductores inicos se denominan electrolitos o conductores electrolticos. La conductividad elctrica en soluciones se define como la capacidad que tiene la solucin para conducir la corriente elctrica. Una solucin tiene capacidad para conducir corriente elctrica cuando contiene partculas cargadas. Estas partculas cargadas se llaman iones. El agua pura (destilada), prcticamente, no conduce la corriente elctrica ya que por ser pura no contiene iones. La conductividad de una solucin que contiene un electrolito se calcula a partir de la resistencia de la

forma: R

L1

=

L es la conductividad dada en ohm inverso o mho y R es la resistencia en ohm.

Para un electrodo de 1cm2 de seccin (A) y un cm. de longitud (l) se tiene que: l

AkL

*=

Donde es la conductividad especfica; Es decir que A

lLk

*=

La conductividad especfica se puede entender como la medida de la facilidad con que la corriente fluye a travs de un cubo de 1 cm. de arista. Materiales

Agua Beaker 500mL Sal comn Papel absorbente Bicarbonato de sodio o Sulfato de cobre Cuchara desechable Fuente de alimentacin Pinzas de cocodrilo Cables de conexin Tablero de conexin Multmetro (2) Cubeta de vidrio Electrodos de cobre o Zinc Solucin de azcar

20

Evite Accidentes! 1. No pruebes o inhales las sustancias.

2. Cuida de no derramar lquido sobre el circuito, la mesa o el piso. 3. Trabaja atentamente y no interfieras en el trabajo de tus compaeros.

4. No olvides lavar los electrodos con agua antes de utilizarlos nuevamente.

Metodologa. Conductividad elctrica en lquidos 1. Vace 100 ml. de agua potable en la cubeta acanalada, tambin puede utilizar un beaker de 500 mL. 2. Introduce los electrodos, del mismo material, (cobre o

Zinc) a la cubeta. 3. Arme el circuito mostrado en la figura 1. 4. Vare la tensin de la fuente en 2, 4 y 6 Voltios, anote la

corriente alcanzada, tenga cuidado y observe el valor indicado por el ampermetro, evite salirse de escala.

5. Registre en la tabla 1 sus datos y sus observaciones. 6. Abra el circuito, vace y seque la cubeta. 7. Agregue a la cubeta 100 ml de solucin salina (agua + sal). 8. Coloque nuevamente los electrodos en la cubeta 9. Arme el circuito mostrado en la figura 1. 10. Aumente la tensin de la fuente a 6V, anote la corriente alcanzada. Tenga cuidado con la escala. 11. Abra el circuito, vace y seque la cubeta. Tambin limpie los electrodos. 12. Agregue a la cubeta 100 ml de solucin de bicarbonato de sodio (Agua + bicarbonato). 13. Coloque nuevamente los electrodos en la cubeta. 14. Arme el circuito mostrado en la figura 1. 15. Aumente la tensin de la fuente a 6V, anote la corriente alcanzada 16. Abra el circuito, vace y seque la cubeta. Tambin limpie los electrodos. 17. Termine de llenar la tabla 1 para cada una de las soluciones siguientes.

Tabla 1. Conductividad elctrica en soluciones

Voltaje (V) Sustancias

2 4 6 Agua potable I = I = I =

Agua + sal. I = I = I =

Agua + bicarbonato. I = I = I =

Agua + Azcar I = I = I =

Observaciones 18. Tome nuevamente 100 mL de la solucin que deja pasar ms corriente en el paso anterior y arme el

circuito de la figura 1.

Figura 1. Conduccin de electricidad en lquidos.

21

19. Seleccione rangos de medidas adecuados de corriente continua para los instrumentos de medicin (Voltmetro, Ampermetro) y cierre el circuito.

20. Ponga fuente de alimentacin a 0 V y encindala. 21. Incrementa la tensin en pasos de 0.5 V, midiendo a la vez la corriente y antela en la tabla 2. 22. Ahora deje fija la tensin en 6V, abra el interruptor y disminuya la distancia de los electrodos a la mitad. 23. Cierre el circuito y mida la intensidad, antela al final de la tabla 2. 24. Fije la tensin en 0 V y apague la fuente de alimentacin. 25. Desarme el circuito, lave y seque los materiales (electrodos, cubeta, envases, cables, etc.)

Tabla 2. Ley de ohm para lquidos.

Voltaje (V)

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Intensidad (mA)

Resistencia ()

Intensidad [en mA] distancia de los electrodos reducida: _______________________________________ ________________________________________________________________________________________ Conductividad elctrica en diferentes materiales 1. Arme un circuito como el de la figura 1, no obstante coloque en los extremos de las pinzas de lagartos un

trozo de grafito (carbn) en lugar de la cubeta. 2. Encienda la fuente de poder, cercirese antes que el potencimetro de la misma este en cero. 3. Aumente lentamente el voltaje de la fuente a intervalos de 0.3 en 0.3 voltios hasta llegar a 3.3 V, anote la

intensidad de la corriente para cada valor correspondiente de la tabla 3. 4. Reduzca a cero el potencimetro de la fuente y cambie el trozo de grafito por un trozo de papel aluminio

enrollado y aumente nuevamente el voltaje (debe hacerlo ms despacio que en el caso del grafito, vare el voltaje de 0.2 en 0.2 voltios) y obtenga los valores de intensidad de la corriente correspondientes a cada voltaje.

5. Anote los datos en la tabla 4 y compltela calculando la resistencia para cada par de valores de V e I tanto para el grafito como para el papel aluminio.

Tabla 3. Conductividad en materiales slidos

Conductividad elctrica en el grafito

Voltaje (V) 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3

Intensidad (mA)

Resistencia (), I

VR =

Tabla 4. Conductividad en materiales slidos

Conductividad elctrica en el papel aluminio

Voltaje (V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.4 2.6

Intensidad (mA)

Resistencia (), I

VR =

Observaciones tabla 3

22

Evaluacin 1. Hay diferencia entre el comportamiento del agua potable y el agua con otra sustancia al introducir los

electrodos? Si hay diferencias, cmo explicas esta diferencia para cada una de las sustancias? 2. Por qu no deberas usar el secador de pelo u otro artefacto elctrico cerca del agua potable? 3. Calcule la resistencia, para cada valor de voltaje e intensidad encontrado el la solucin de sulfato de cobre. 4. Para la tabla 2 realice un grfico V (Y) vs. I (X). Si observa una relacin lineal calcule al pendiente de la

recta usando el mtodo de los mnimos cuadrados. 5. Considera que la relacin V/I en el grafico realizado para la tabla 2 es una constante? Qu concluye de la

validez de la ley de ohm para los lquidos? 6. Con los datos de la tabla 3 y 4 realice un grfico V (Y) vs. I (X) para cada material y calcule la pendiente de

la recta. Con base en los datos de la tabla 3 y 4 y en los grficos construidos, qu puede concluir respecto a la conductividad elctrica de los dos materiales utilizados Cul es mejor, el grafito o el aluminio?

7. Comparando todas las sustancias utilizadas, lquidas y slidas, ordnelas de mayor a menor conductividad

elctrica y explique por que unas son mejores conductoras de electricidad que otras.

23

LABORATORIO N 4 REGLAS DE KIRCHHOFF

Objetivos 1. Aplicar las reglas de Kirchhoff para analizar circuitos de mallas y nodos 2. Explicar cmo las reglas de Kirchhoff son consecuencia de la conservacin de la carga y la energa. 3. Verificar las reglas de Kirchhoff en circuitos de mallas y nodos. 4. Describir las caractersticas de las ramas, los nodos y los lazos de un circuito. Introduccin Estas reglas representan una aplicacin de dos principios de la fsica, vistos hasta ahora: La conservacin de la carga elctrica y la conservacin de la energa. La primera regla establece que la suma algebraica de las corrientes que pasan por un nodo es cero. Dicho de otro modo, la suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo. Esto significa que ningn nodo guarda, destruye, o crea carga. En la figura 1 se da un ejemplo sencillo en el que cuatro conductores forman una unin con una corriente I1, I2, I3 e I4, respectivamente. La direccin de las corrientes est indicada con las flechas. Si se supone que las corrientes que van hacia el nodo son positivas y que las que salen de l son negativas, la primera regla de Kirchoff se puede escribir en la forma; I1 I2 + I3 I4 = 0 I1 + I3 = I2+ I4, es decir, I entran= I salen La segunda regla establece que la suma algebraica de los voltajes alrededor de un lazo cerrado es cero. Dicho de otro modo, la suma algebraica de las elevaciones de voltaje es igual a la suma de cadas de voltaje (cadas de tensin): e = V. Esto significa que la energa que entrega la batera es usada en su totalidad por el circuito. La batera, o cualquiera de los elementos de circuito, no crean, ni destruyen energa, slo la transforman. La energa se transforma en otra forma en trabajo, o en otra forma de energa, por ejemplo, en calor y se disipa en el ambiente. Estas dos reglas permiten analizar cualquier circuito y establecer las ecuaciones para resolver y obtener los valores de las corrientes (las incgnitas) que circulan por sus elementos. Observando figura 2, si se conecta el punto A de la red a masa, dicho punto tiene un potencial fijo y se puede considerar los dems (B, C y D) con respecto a l. Si conecta un voltmetro entre los puntos A y B, el potencial de B ser 25 V mayor que el de A. En el circuito cerrado (malla) A, B, C, D, A: e = V: (25 V 15 V) = (7 + 3 ) * I la corriente ser de ( )( ) A

V1

37

1525=

+

La cada de tensin en la resistencia BC ser pues de 1A * 3 = 3 V. Como la batera de 15 V entre los puntos C y D. La cada de tensin en la resistencia AD es de 1A x 7 = 7 V.

I

Figura 2. Circuito cerrado o malla.

3

7 15 V

I1

I2

I3

I4

Figura 1. Esquema

Nodal: Unin de tres o ms componentes. anudados entre si.

24

En la figura 3 se indica esquemticamente lo anterior. De este modo, se puede trazar el grfico de potencial o de tensin de cualquier circuito. De este modo se utiliza estas valiosas herramientas de trabajo que se utilizan todos los das en la resolucin de circuitos simples, que ayudan por ejemplo a un tcnico a determinar los valores de tensin y corriente, existentes en los circuitos. Materiales y equipos Tablero de conexin Multmetro para V/A. Resistencia de 1K Resistencia de 10K Resistencia de 470 (o de 390 ) Resistencia de 100 (dos) Fuente alimentacin DC (dos) Cable conectores Tomas de masa

Metodologa Primera regla de Kirchhoff

1. Monte el circuito del esquema A1 y llame al instructor para que se lo revise. 2. Ajuste la fuente de alimentacin a 20 V. Previamente debe haber encendido el voltmetro y el ampermetro

ajustados en las escalas adecuadas (hacer antes los clculos para hallar los valores tericos). 3. Conserve constante la tensin de alimentacin mientras dura el experimento. No vara el potencimetro de la

fuente de poder. 4. Lea cada una de las intensidades de corriente que pasa por las resistencias. Recuerde apagar la fuente

alimentacin antes de desconectar el instrumento de medicin de corriente.

5. Si el ampermetro marca un valor negativo significa que est mal colocado y se debe invertir las terminales en el circuito. (cambiar de posicin las espigas de los cables conectores)

6. Anote los valores medidos en la tabla 1. Tabla 4. Comprobacin de la conservacin de la carga.

Compruebe: a. Itotal = IR2 = IR1 + IR3 b. VR1 = VR3 c. Vtotal = VR1 + VR2

7. Apague la fuente de alimentacin y rearme el circuito sugerido en el paso siguiente.

Figura 3. Grfico de potencial

Esquema A-1

Componente Corriente Calculada (mA)

Corriente del Experimento

(mA)

Error Relativo (%)

I1 (por R1)

I2 (por R2)

I3 (por R3)

I2

I1 I3

25

8. Construya el circuito del esquema A2, omita la resistencia de 470 . 9. Ajuste B2 a 15 V. 10. Ajuste B1 a 10 V. 11. Conecte las resistencias de 470 en la posicin indicada. 12. Compruebe los valores de B2 y B1 y si hace falta ajstenlas a

15 V y 10V, respectivamente 13. Lea los instrumentos I1 e I2 y anote sus valores en la tabla 2.

Observe el valor de la corriente (negativo o positivo) si le da positivo significa que la corriente fluye en ese sentido (salir o entrar) sino indica que va en sentido contrario.

14. Lea el valor de la corriente I3. (asegrese bien que la polaridad es la correcta).

15. Aumente el voltaje de B1 hasta 15 V, y lea nuevamente los valores de las corrientes (compruebe nuevamente la conservacin de la carga)

16. Indique con un esquema nodal (figura 1) que corrientes salen y cuales salen del nodo en cuestin. Fjese en el signo indicado por el ampermetro.

17. Apague la fuente alimentacin y desarme el circuito. Apague tambin los multmetros.

Tabla 5. Comprobacin de la conservacin de la carga para el esquema A-2

Compruebe: a. Considerando uno de los nodos; se debe cumplir que la suma de las corrientes que salen es

igual a la suma de las que entran.

Esquema A-2

B1 = 10V y B2 = 15V

Componente Corriente

Calculada (mA) Corriente del

Experimento (mA) Error Relativo (%)

I1 (por R1)

I2 (por R2)

I3 (por R3)

B1 = 15V y B2 = 15V

Componente Corriente

Calculada (mA) Corriente del

Experimento (mA) Error Relativo (%)

I1 (por R1)

I2 (por R2)

I3 (por R3)

I1

I3

I2

26

Segunda regla de Kirchhoff

1. Forme el circuito B1 (excepto la resistencia de 10 k) 2. Ajuste B1 a 18 V y B2 a 8 V. y Apguela sin reducir a cero los

potencimetros de la fuente. 3. Conecte la resistencia de 10 k y el ampermetro y encienda la

fuente de alimentacin. 4. Reajuste si es necesario B1 y B2 a 18 V y 8 V respectivamente. 5. Lea en el ampermetro la corriente que pasa por la resistencia de

10K. 6. Mida la cada de tensin (leer voltaje) en cada resistencia (cuidado

con la polaridad) 7. Observe que la suma algebraica de las tensiones en cada una de las

mallas es cero. 8. Reduzca la tensin B1 hasta que el ampermetro marque cero. 9. Midan ahora B1 y B2 y comprueben que las tensiones son iguales. 10. Compruebe otra vez que la segunda regla de Kirchhoff es cierta. 11. Anote lo valores en la tabla 3.

Tabla 3. Comprobacin de la segunda regla de Kirchhoff.

Compruebe:

a. Considerando una de las dos mallas de este circuito; se debe cumplir que la suma de las elevaciones de voltaje es igual a la suma de las cadas de tensin en la misma.

Evaluacin 1. Para la tabla 1 y 2 compruebe que la suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las

corrientes que salen del mismo. Se cumple la conservacin de la carga? 2. Para la tabla 3 considere las dos mallas y compruebe que la sumatoria algebraica de las tensiones (fem, cadas

o elevaciones) es igual a cero. 3. Establezca las definiciones prcticas de las reglas de Kirchhoff. 4. Por qu no habr corriente en el circuito B-1, si B1 = B2? Demuestre con clculos. 5. Para los esquemas A-1 y A-2 establezca un esquema nodal con las direcciones de las corrientes que

demuestre la validez de la primera regla de Kirchhoff.

Esquema B-1.Circuito con 2 lazos.

Parmetro Corriente I

(mA) que pasa por R = 10K

Corriente I (mA) que pasa

por R = 1K

Cada de tensin en R = 10K

(V)

Cada de tensin en R = 1K

(V)

Valor Calculado

Valor Experimental

Error relativo (%)

I

27

LABORATORIO N 5 CIRCUITOS MIXTOS Y FENMENOS TRANSISTORIOS

Objetivos 1. Calcular y medir la resistencia equivalente de resistencias conectadas en serie-paralelo. 2. Aprender a conectar circuitos elctricos ms complejos basndose en un diagrama esquemtico. 3. Analizar el fenmeno de carga y descarga de un capacitor. 4. Observar el fenmeno de control de tiempo en un circuito RC. Introduccin Los proveedores de equipo elctrico casi siempre proporcionan un instructivo que muestra los diagramas del circuito (dibujos esquemticos). Estos diagramas tienen un diseo claro y ntido; pero se requiere cierta prctica para interpretarlos en relacin al circuito fsico real. Este experimento de laboratorio le permitir al estudiante aprender a hacer conexiones basndose en un diagrama de alambrado, lo cual constituye el primer paso para resolver combinaciones ms complejas. Los circuitos en serie y los de paralelo se calculan con facilidad, cuando menos en lo que respecta a la resistencia equivalente. Los circuitos conectados en serie-paralelo no son necesariamente ms difciles y el secreto est en reducir los diversos elementos de circuito a valores en serie y en paralelo hasta que todo el circuito se haya cambiado a una sola resistencia equivalente. El mtodo experimental es la mejor prueba de correccin o comprobacin de una teora, y el resultado de laboratorio es determinante para cualquier diferencia entre ambos valores. A esto se debe que el trabajo de laboratorio sea tan importante. El capacitor como un almacenador de energa permite mltiples aplicaciones y una de estas es controlar el tiempo en un circuito, para esta funcin se aprovecha la carga y descarga del capacitor a travs de un resistor. El producto RC es una medida de que tan rpido se carga el capacitor, a RC se llama constante de tiempo o tiempo de relajacin del circuito y se representa con (tau) que es el tiempo efectivo de carga del capacitor. Este adems representa el tiempo que tomar la corriente para decrecer hasta 1/e de su valor inicial. Dependiendo de la frecuencia de carga y descarga del capacitor este puede controlar el tiempo en un circuito.

t

ooc eVVtV

=)( Sabiendo que = R*C,

=

RC

t

oc eVV 1

Haciendo = t, se tiene: IeVeVV ooc 63.0)1(1

1==

=

Donde: Vo = Carga mxima (Carga inicial o valor de la fem antes de abrir el circuito) Vc = Caida de tensin carga en funcin del tiempo (carga temporal) Se pueden hacer mediciones de tau a travs de las lecturas de voltajes en un osciloscopio, que es un graficador de seales de todo tipo (sinusoidales, pico de sierra, cuadradas), dichas mediciones pueden ser en un laboratorio prctico o de manera virtual utilizando un software simulador, por ejemplo Electronics workbench (EWB V5.12). La lectura de permite calcular C, sabiendo que = RC, se despeja la C. Cuando se conecta una f.e.m., un capacitor, y un voltmetro en paralelo, es posible calcular el voltaje a travs del condensador como una funcin del tiempo. Si Q (t) = C e- t/RC;

28

En el circuito descrito anteriormente (figura 1), con un interruptor abierto los nicos elementos en el circuito son el condensador C y la resistencia R del voltmetro, de modo que para todo instante de tiempo el voltaje a travs del capacitor Q / C es igual al voltaje a travs del voltmetro IR de donde se obtiene:

V = Q / C = C e- t/RC /C

V = e- t/RC de donde se llega a la expresin ln ( / V) = t / RC de este modo se determina el V a travs del capacitor como una funcin de t. Si se grfica t vs. ln ( / V), dar una lnea recta con pendiente 1/RC as podemos encontrar la resistencia interna del voltmetro si se conoce la capacitancia del capacitor.

La funcin que representa la relacin lineal entre ln (/V) y t es: tRC

V1

)/ln( =

Materiales Tablero de conexin Resistencia de 10K

Resistencia de 1K Multmetro DC/AC

Resistencia de 100 (dos) Condensador de 47F Resistencia de 470 Cables de conexin Resistencia de 47 Fuente de alimentacin 0-30V CC Resistencia de 4.7K

Metodologa Circuitos Resistivos

1. Verifique que los valores indicados por las resistencias son correctos. Si alguna de ellos esta alterado corrija el valor real en el circuito correspondiente.

2. Calcule la resistencia equivalente del circuito de la figura 1. 3. Arme el circuito de la figura 1, debe identificar como realizar la

construccin del circuito en el tablero de conexin. 4. Mida la resistencia equivalente del circuito con el ohmimetro, debe

darle un resultado similar al calculado, de lo contrario revise el circuito hasta que los valores sean bastante parecidos.

5. Calcule la resistencia equivalente del circuito de la figura 2. 6. Desarme el circuito anterior y construya el de la figura 2. 7. Utilice el ohmimetro y mida la resistencia equivalente del circuito de la

figura 2 y compara con el valor obtenido en el paso 5, los valores debe ser similares, sino verifique el circuito.

8. Anote los valores obtenidos en la tabla 1.

Tabla 1. Resistencias equivalentes

Circuito Resistencia equivalente

calculada()

Resistencia equivalente medida()

Error relativo (%)

1

2

Figura 1. Circuito resistivo

Figura 2. Resistencias mixtas

29

9. Monte el circuito de la figura 3 y calcule la resistencia total del circuito. 10. Determine el voltaje necesario en el circuito 3 para obtener una corriente total de 30 mA. Utilice la ley de

Ohm. 11. Encienda la fuente alimentacin y aumente lentamente el voltaje de la misma hasta llegar al voltaje

calculado en el paso anterior. 12. Lea el valor de la intensidad total del circuito. Mida la

corriente que pasa por cada resistencia as como el voltaje de las mismas.

13. Anote los valores en la tabla 2.

Tabla 2. Valores encontrados para el circuito 3.

Procedimiento Resistencia Equivalente

()

Intensidad total (mA)

Voltaje total (V)

Resistencia

() Intensidad

(mA) Voltaje

(V)

Terico

1 =

Prctico

2 =

Error (%)

3 =

4 =

Fenmenos transistorios

1. Construya el circuito de la figura 4, no conecte aun la fuente de alimentacin. 2. Ajuste la fuente a un valor de 10 V () mida el voltaje en las terminales con el

voltmetro. (Anote en una tabla de datos nmero tres). 3. Apague la fuente (sin disminuir a cero el potencimetro) y conctela en la

posicin indicada en el circuito. 4. Antes de encender la fuente, llame al instructor o profesor para que revise el

circuito. Anote la capacitancia del condensador. 5. Encienda la fuente y lea el voltaje mostrado por el voltmetro (DCV 10V), hasta

que se muestre el valor mximo ajustado previamente. 6. Abra el circuito si hay interruptor (o si no quite cable positivo de la fuente) y al mismo tiempo que usted abre

el circuito active el cronmetro (recuerde no trabajar solo necesitar colaboracin de sus compaeros). 7. Dejando activado el cronmetro y para nueve (9) valores predeterminados del voltaje, registrar el tiempo

correspondiente a cada voltaje. Los valores Vi deben escogerse de modo que tengan decrecimiento del 10% del valor inicial, llene la columna correspondiente en la tabla 3 antes de medir.

8. Repita los pasos los pasos 5 y 6 dos veces ms.

Figura 3. Diseo de circuito con voltaje

desconocido

Figura 4. Circuito RC.

I=30mA

30

Tabla 3. Cada de tensin en un condensador

Repeticin Medicin Vi(V)

1 t(s) 2 t(s) 3 t(s)

0 1.0* =

1 0.9* =

2 0.8* =

3 0.7* =

4 0.6* =

5 0.5* =

6 0.4* =

7 0.3* =

8 0.2* =

9 0.1* =

= (V)

C = (F) 9. Calcule los valores de ln(/Vi) y antelos en la tabla 4. Divida el valor mximo suministrado de la fem (10

V) entre el valor de la cada de tensin en funcin de t y aplique logaritmo natural. empezando en Vi = 10V; ln (10/10).

10. Si los valores de t fueron tomados para un mismo valor Vi, puede promediar los valores de tiempo y asignarlos a su respetivo voltaje, de lo contrario trabaje los datos de manera independiente.

11. Grafique la lnea de descarga del capacitor (t vs. Vi).

12. Grafique la relacin lineal entre el tiempo y la cada de tensin. t vs. ln(/Vi)

13. Desarrolle el mtodo de mnimos cuadrados, utilizando ln(/V) como las ordenadas y los valores de correspondientes de t como las abcisas y encuentre la pendiente del grfico.

14. Sabiendo que la pendiente (m) del grfico linealizado es igual a RC

1(

RCm

1= ), determine el valor de la

resistencia del voltmetro. C es el valor de la capacitancia anotada en el paso 4, debe estar en Faradios.

15. Extraiga sus propias conclusiones respecto al calculo de R. Nota: R calculada es el valor de la resistencia interna del voltmetro y esta debe coincidir con la proporcionada por el fabricante

Tabla 4. Linealizacin relacin cada de tensin voltaje vs. tiempo.

ln(/Vi) tpromedio t

1/RC = (s-1)

Rcalculada = ()

Curva de descarga de un condensador y linelizacin tiempo vs. cada de tensin.

0123456789

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

Tiempo de descarga (t en segundos)

Cad

a de

te

nsin

(V

i en

voltio

s)

Grfica 1

31

Evaluacin 1. Cunto es el error de la resistencia equivalente

medida con respecto al valor de R equivalente terico del multmetro?

2. Segn los 4 esquemas de la figura 5 marque las

conexiones que se requieren para obtener 1400 ohms. 2000ohms, y 500ohms.

3. El circuito de la figura 6 tiene algunos errores de

conexin. Cules son? Corrija los errores y encuentra la resistencia equivalente.

4. Segn el valor terico de la resistencia del multmetro

considera que el mtodo de los fenmenos transitorios es adecuado para encontrar dicho valor. El valor terico del multmetro es de 1 M (Megaohm, 1*106 ohm)

Resistencia interna del voltmetro

Terica Calculada

Error Relativo (%)

Figura 5

Figura 6

1 2

3 4

32

LABORATORIO N 6 CIRCUITOS CON CA Y APLICACIONES DE ELECTROMAGNETISMO

Objetivos 1. Estudiar los principios de funcionamiento de un modelo de motor universal de corriente directa. 2. Comprender tcnicamente la generacin de corriente alterna usando un modelo simple de generador. 3. Armar un modelo de timbre elctrico y usarlo para examinar su funcionamiento.

Introduccin Motor universal

El motor universal de CA/CD se utiliza en herramientas porttiles tales como taladros, nenas, pulidoras elctricas, etc., y tambin en aparatos caseros como aspiradoras, batidoras, etc., en los que la alta velocidad, mucha potencia y tamao pequeo constituyen una ventaja. El motor universal es fundamentalmente un motor de c.d diseado especialmente para funcionar con c-a y con c.d. Un motor serie normal de c.d funciona muy deficientemente en c-a, debido sobre todo a dos razones: a) La alta reactancia de los devanados de armadura y campo limitan la corriente de c-a a un valor mucho menor que la corriente directa (para el mismo voltaje de lnea) b) Si se usa acero slido para el marco o yugo del estator, el flujo de c-a producir grandes corrientes parsitas en l y, por lo tanto, se calentar. Generador de corriente alterna

El funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de induccin de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magntico. Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magntico y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo. La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de salida se obtiene multiplicando el nmero de vueltas por segundo del inductor por el nmero de pares de polos del inducido, y el voltaje generado depender de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotacin. Timbre elctrico

La existencia de la fuerza que acta sobre una corriente que cruza un campo magntico se llama efecto motor. Se llama electroimn a un solenoide con ncleo de hierro, y cuando se hace pasar una corriente elctrica por el solenoide, dicho ncleo de hierro se comporta como un imn. Si la corriente que pasa por el solenoide es variable, tambin es variable la fuerza magntica. Cuando la corriente se interrumpe prcticamente desaparecen las fuerzas magnticas. Este efecto se aprovecha en el uso de algunos aparatos como el timbre, el telfono, el telgrafo, motores elctricos, gras electromagnticas, etc. Materiales

Motor Universal Multmetro Barra rectangular de imn permanente

Dispositivo para timbre

Fuente de alimentacin Ncleo de hierro Resistencias Cables de conexin Bombilla de 6V Bobina de 400 vueltas

33

Metodologa Motor Universal

1. Examine la estructura del mdulo de motor universal suministrado por el profesor.

2. Observe detenidamente el motor desde la parte posterior y delantera, identifique las partes principales de equipo.

Partes del motor:

3. Arme el circuito mostrado en la figura 2. 4. Conecte la fuente de alimentacin y aumente lentamente hasta 6 voltios (no exceda este valor). 5. Si el motor no empieza a girar por si solo coloque el embobinado el rotor el diagonal en la esquina contraria

donde se inicia el giro. 6. Deje trabajar el motor por 3 minutos y anote sus observaciones. Preste atencin al

ampermetro y observe el valor indicado cuando el motor empieza a girar y cuando se encuentra en movimiento a rgimen continuo.

7. Mida y anote los valores indicados en la tabla 1.

Tabla 1. Observaciones del motor universal con imn permanente

Potencia [Watt] = Voltaje * intensidad de la corriente (P = V * I) 8. Apague y desconecte la fuente de alimentacin y proceda al paso

siguiente. 9. Arme el circuito mostrado en la figura 3. 10. Conecte la fuente de alimentacin y aumente lentamente hasta que el

motor empieza a girar a una velocidad similar a la observada en el caso anterior con imn permanente. No exceda los 6 voltios.

11. Preste atencin al ampermetro y observe el valor indicado cuando el motor empieza a girar y cuando se encuentra en movimiento a ritmo constante. Deje trabajar el motor por 3 minutos y anote sus observaciones.

12. Mida y anote los valores indicados en la tabla 2.

Tabla 2. Observaciones del motor universal de circuito derivado

Observaciones sobre el funcionamiento del motor universal

Figura 1. Activacin de motor con

imn permanente.

Figura 2. Motor CC 9V

Medicin V(Volts) I(Amps) P(Watts)

Al arranque

Rgimen continuo

Figura 3. Motor CC 9V

Medicin V(Volts) I(Amps) P(Watts)

Al arranque

Rgimen continuo

34

Generador de corriente alterna

1. Monte el experimento segn se muestra en las tres figuras de abajo (figura 4,5 y 6) 2. Atornille firmemente el imn al vstago de rotacin. Coloque el imn entre las dos bobinas, de tal manera

que cada polo tenga una distancia de 1cm a las bobinas. 3. Gire el imn a diferentes velocidades y observe el instrumento de medicin de voltaje (anote sus

observaciones)

Observaciones del generador de corriente alterna

Timbre elctrico

1. Arme el circuito comos se muestra en la figura 7. 2. Use los dos enchufes de conexin para insertar la

bobina en el tablero y deslice el ncleo de hierro (yugo), el interruptor debe estar abierto.

3. Atornille firmemente el soporte universal para que haga buen contacto con el muelle de armadura (martillo del timbre, si es necesario, retire la tuerca del tornillo

4. Encienda la fuente de alimentacin y fije a 5V. 5. Cierre el interruptor de tal manera que la campana

sea golpeada por el martillo si es necesario ajuste la distancia entre el ncleo de hierro y el muelle de la armadura.

6. Cierre y abra el circuito varias veces y observe lo que ocurre anote sus observaciones.

7. Ponga la fuente alimentacin en 0V y apguela.

Figura 5.

Figura 6.

Figura 4.

Figura 7. Timbre elctrico.

35

Observaciones del timbre Use este espacio para ms anotaciones acerca de los experimentos

36

LABORATORIO N 7 CELDAS SOLARES Y LAS ENERGAS RENOVABLES

Objetivos 1. Familiarizarse con el principio bsico de conversin de la energa luminosa en energa elctrica. 2. Estudiar las caractersticas elctricas de las celdas solares 3. Ilustrar las caractersticas y conducta de una red activa de dos terminales 4. Analizar el comportamiento de carga de una red activa con celdas solares. Introduccin Las celdas solares juegan un papel sustancial en el desarrollo de fuentes de energa no fsil. Ellas transforman la luz directamente a energa elctrica y son, por lo tanto, la solucin ms favorable para reas especiales de aplicacin. La tensin nominal de la celda solar es de 0,5V; su resistencia interna disminuye cuando la intensidad luminosa incidente aumenta. La resistencia interna no es constante a una intensidad luminosa dada, sin embargo, es dependiente de la carga. Si la resistencia fuera constante la curva caracterstica para la tensin (V) y corriente (I) sera una lnea con una pendiente negativa entre la corriente de cortocircuito (IS) en el eje de la I, y la tensin nominal (V0) en el eje de V. Cuando se comparan las diferentes posibilidades para producir energa tambin se deben considerar las desventajas, Por ejemplo, se necesita una gran cantidad de energa para fabricar las celdas solares. Adems, para remover los metales pesados de las bateras solares es un gran problema de medio amiente y su costo inicial es muy alto. Las celdas solares son diodos de gran rea superficial, en las que, la luz puede ingresar la unin PN y producir, all, pares portadores de carga. El sustrato semiconductor est en un soporte metlico y una celosa de metal en el lado superior permite que los electrones fluyan. Exponer la celda solar a la luz produce una tensin entre 0,5 y 0, 6 voltios en una operacin de circuito abierto. Una corriente fluye cuando se conecta una resistencia de carga. La intensidad de la corriente depende del tamao de la resistencia, de la intensidad de la luz incidente y del rea de la superficie de la celda solar. La tensin nominal y la corriente de cortocircuito, las cantidades caractersticas de una fuente de corriente se pueden ajustar para lograr requerimientos individuales de conexiones en serie y en paralelo de celdas solares en bateras solares. Materiales

Multmetro (dos) Celda solar 0,5V, 0,3A

Soporte de conexin Fuente de alimentacin 0-20V CC

Bombilla de 6V, 0,5A Cables de conexin

Tablero de conexin Potencimetro 250

37

Metodologa 1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Fije los lados

de la celda solar en los soportes de conexin, y ubique la lmpara en la posicin 1.

2. Seleccione los rangos de medicin adecuados a 1 V y 30 mA de CC.

3. Conecte la lmpara a la fuente de alimentacin, y ajstela a 6V.

4. Fije el potencimetro 0, es decir la mxima carga en la celda solar, mida la tensin y la intensidad de la corriente y registre los valores medidos en la tabla 1.

5. Use el potencimetro para incrementar la tensin, hacindolo por etapas de 0.03 V cada una. Llegando hasta el valor mximo del potencimetro (250 Ohm)

6. Cuando llegue al valor mximo del potencimetro y haya registrado todos los valores en la tabla 1, apague la fuente de alimentacin y desconctala.

7. Acerque ms la posicin de la lmpara respecto a la celda solar y repita los pasos anteriores. (posicin 2)

8. Utilice la tabla 2, para registrar los datos en la nueva posicin de la lmpara.

9. Ordene el puesto de trabajo y realice las actividades de evaluacin, adems anote sus observaciones respecto a la prctica.

10. Reduzca a cero y apague la fuente de alimentacin. 11. Desarme el circuito y ordene el puesto de trabajo. Anote

sus observaciones.

a. La resistencia elctrica se debe calcular usando ley de ohm; ( R = V/I)

Figura 1. Conversin de la luz en energa elctrica.

Figura 2. Circuito simplificado conversin de

energa luminosa en elctrica.

Tabla 1. Serie de mediciones V-I para una celda fotovoltaica en la posicin 1.

Voltaje (V)

Corriente (I)

Potencia (mW)

Resistencia ()

Tabla 2. Serie de mediciones V-I para una celda fotovoltaica en la posicin 2.

Voltaje (V)

Corriente (I)

Potencia (mW)

Resistencia ()

38

b. P = V * I. Observaciones Evaluacin 1. Grafique la intensidad I (eje Y, en A) contra la tensin V (eje X, en V) para cada una de las series registradas

(posicin 1 y 2). Trace una curva caracterstica de la celda solar para ambos grficos y describa lo que observa al comprar cada una (Ver grfica 1). Se recomienda trazar ambas posiciones en un mismo grfico.

2. Calcule la potencia elctrica (P = V*I) de la celda solar para todos los pares de valores V e I. Expresa en mili vatios, mW, Es decir multiplique por 103. Resultado de de voltios por amperios.

3. Tambin calcule la resistencia de carga R (ohm) para todos los pares de valores V e I. 4. Trace un grfico P (eje Y, en mW) contra R (eje X, en ). Tanto para la posicin 1 y 2, puede hacer un

mismo grfico. 5. Realice un anlisis para cada grfico realizado en los pasos 1 y 4. Que puede concluir respecto al

comportamiento de la celda solar. 6. Si la corriente medida cuando la celda solar esta cortocircuitada (tericamente V= 0), se llama corriente de

cortocircuito, IS. Por qu la tensin de la celda solar es mayor que cero cuando el potencimetro esta en 0V?

7. Como cambian la corriente de cortocircuito y la tensin nominal cuando cambia la intensidad luminosa, es decir cambia de posicin el bombillo.

Grfica 1. Curva caracterstica de una celda solar.

Voltaje (V)

Inte

nsi

dad

(I)

VM V V0

i

iM

iS

39

LABORATORIO N 8 NATURALEZA DE LA LUZ

Objetivos 1. Estudiar experimentalmente las leyes de la reflexin y la refraccin de la luz. 2. Determinar del ndice de refraccin de distintas sustancias. Introduccin Cuando un haz de luz incide sobre la superficie que separa dos medios (p.e Aire-Agua), en los cuales la luz se propaga con diferentes velocidades, parte de la misma se transmite y parte se refleja, como se indica esquemticamente en la figura 1. Para un medio cualquiera, el ndice de refraccin n se define como:

V

Cn = . Donde C es la velocidad de la luz en el vaco y V la

velocidad de la luz en ese medio. El objetivo de los siguientes experimentos es estudiar las propiedades generales de la reflexin y refraccin de la luz. La ley de Snell establece que la relacin entre el ngulo incidente (1) y el refractado (3) es: 3311 ** sennsenn = Donde n1 es el ndice de refraccin del medio donde se propaga el rayo incidente y n3 es el ndice de refraccin

correspondiente al medio donde se propaga el rayo transmitido. Despejando n3 queda; 3

113

sen

sennn =

Similarmente, la ley de la reflexin establece que el ngulo de incidencia () es igual al ngulo reflejado (2), esto es: 21 = En la tabla 1 se muestra os ndice de algunos lquidos.

En la tabla 1, se proporcionan datos acerca de los ndices de refraccin de diversas sustancias

Materiales Puntero lser Papel angular Prisma semicircular hueco Transportador Prisma de vidrio ptico Base rgida y plana Sustancias lquidos varios (250 ml) Regla 30 cm.

: Evite utilizar el puntero lser para sealar a sus compaeros de grupo.

Haz reflejado

Haz incidente

Haz refractado

1 2

3

Medio 1

Medio 2 ndice n

ndice n

ndice de refraccin n>n

Figura 1. La luz se refleja y se refracta.

Tabla 1. ndice de refraccin de algunas sustancias

Sustancia ndice de refraccin

Vaco 1 Aire 1,00029 Glicerina 1,47 Agua 1,333 Alcohol etlico 1,362 Vidrio ptico 1,52 Aceite de oliva 1,46 Cloruro de sodio 1,54 Solucin de azcar (80%)

1,49

40

Metodologa 1. Refraccin y reflexin a. Medir la longitud del prisma y marcar la parte media. b. Disponer de cierta cantidad de sustancia lquida dentro del

prisma, hasta un poco ms de 2/3 de su capacidad. c. Colocar el prima en el centro del papel angular, es decir en

el origen (0,0) d. Hacer incidir con el lser un rayo que entre justamente por

la parte media del prisma y medir el ngulo de incidencia, de reflexin y el de refraccin. Vea la figura 2.

e. Un modo simple de determinar la direccin de los rayos de luz consiste en marcar tres puntos cada vez que se hace incidir un rayo lser en el centro, el cual deber ser mismo para cada medicin. Disponga el puntero lser (o un lser comn) de tal manera que visualice la marcha de los rayos en la sustancia.

f. Repetir los pasos anteriores para otras sustancias lquidas orientadas por el instructor. Y anote siempre los datos en la tabla 2, luego termine de llenarla con los clculos requeridos.

Tabla 2. ndice de refraccin calculado. Considere n1 = 1,00029 (Aire)

Muestra N Rayo

incidente 1 (Grados)

Rayo reflejado

2 (Grados)

Rayo refractado

3 (Grados) 3

113

sen

sennn = Error relativo

(%)

Velocidad de la luz en el medio, m/s.

Vmedio = C/n3 1 =

2 =

3 =

4 =

5 =

6=

7=

8=

Error relativo (%) = 100*3

33

Terico

alExperimentTerico

n

nn

2. Dependencia de 3 respecto a 1 a. Seleccione una de las sustancias utilizadas anteriormente, puede ser cualquiera, y repita el experimento de

modo que el ngulo de incidencia vara desde 0 hasta 70 en pasos de aproximadamente 10. Para ello haga incidir el lser de modo que el haz incida siempre en el mismo punto en el centro del prisma. Marque el punto se salida del haz refractado, esto es el punto la proyeccin del ngulo refractado.

b. Lea para cada ngulo de incidencia el ngulo del haz reflejado y el refractado. c. Llene la tabla 3 con sus mediciones y con los clculos que se requieran.

Figura 2. Dispositivo sugerido para estudiar las

leyes de la reflexin y la refraccin.

41

Tabla 3. Haz refractado en funcin del haz incidente

Sustancia seleccionada: ________________________________________________

Rayo incidente 1 0 10 20 30 40 50 60 70

Rayo reflejado 2

Rayo refractado 3

3

113

sen

sennn =

Evaluacin 1. Haciendo uso de la ecuacin de la ley de Snell determine el ndice de refraccin de la luz para cada

sustancia contenida en el prisma y para el vidrio ptico (n3). Recuerde que el ndice de refraccin del aire en condiciones normales de presin y temperatura es: n1 = 1.00029.

2. Compare el valor obtenido en su experimento con los valores de tablas para el material en estudio (ver

valores terico en la tabla 1). 3. Con los datos de la tabla 3 realice un grfico de 3 (Y) vs. 1 (X) y otro para sen3 (Y) vs. sen1 (X). Analice

las distintas dependencias y discuta sus conclusiones.

4. Haciendo uso del ndice de refraccin calculado (n3), determine la velocidad de la luz para cada una de las sustancias utilizadas.

5. Qu puede decir acerca de la validez de la ley de Snell y la ley de la reflexin (1 = 2) para los casos que

acaba de estudiar experimentalmente? Desarrolle su respuesta en las conclusiones.

42

LISTA DE REFERENCIA

Fiebich, R., Rossler, W. y Scholmeyer, G. (2004). La fsica en experimentos de estudiantes Electricidad/Electrnica en tablero de conexin. Alemania: Serie de publicaciones PHYWE.

Hewitt, P. G. (1998). Manual de laboratorio de Fsica. Mxico: Pearson Educacin.

Ministerio de Fomento, Industria y Comercio, MIFIC (2005). Norma metrolgica sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI). Managua: MIFIC.

National Institute of Standards and Technology, NIST (2008). Guide for the Use of the International System of Units (SI). USA: NIST.

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ANEXOS

1. Rbrica para evaluar informe de laboratorio

La rbrica consiste en una gua para valorar la calidad del informe que entregue (ver cuadro 1), Con base en ella se corregir su informe de laboratorio y la puntuacin depender del nivel de desempeo que se obtenga. Por ejemplo: si todo su informe es catalogado como nivel 3, las notas posibles que obtendr sern las que estn en la columna correspondiente a dicho nivel (17 puntos de 17). Cabe sealar que los niveles se ajustan por apartado, usted puede tener un marco terico y resultados ejemplares (nivel 3), pero puede que sus conclusiones y metodologa sean insuficientemente desarrolladas (nivel 1), en este caso su nota final ser una combinacin de puntuaciones por niveles.

Notas generales: Se realizarn 8 laboratorios, de 3 horas de duracin cada uno. Los 8 laboratorios y las 8 pruebas cortas

totalizan un 25% de la nota final de la asignatura (ver cuadro 2). El laboratorio nmero uno se realiza en la segunda semana de haber comenzado el cuatrimestre correspondiente.

Cada informe de laboratorio se corregir de acuerdo con una calificacin mxima de 17 puntos y al final se promediar los 8 laboratorios que se realicen. La nota mxima de los 8 es 17 puntos.

Las pruebas cortas totalizarn un mximo de 8 puntos. Se realiza una prueba antes de cada sesin de laboratorio y no durarn ms de 10 minutos. Las pruebas consisten en preguntas acerca de la gua correspondiente (lala completamente) o ejercicios que se relacionen con el experimento a desarrollar.

Los informes se entregan una semana despus de que se ha realizado la sesin prctica. Todo informe debe ser entregado al entrar al siguiente laboratorio y nicamente se acepta informes en formato fsico (escrito a mano o en mquina).

Todo estudiante que no se encuentre al momento de iniciar la prueba perder el derecho a la misma.

Recuerde; uso obligatorio de la gabacha, zapatos cerrados, portar limpin, cuaderno de apuntes y manual de laboratorio.

En el Cuadro 1. Rbrica para evaluar los informes de laboratorio de fsica, de la pgina siguiente encontrar una descripcin de las caractersticas que posee cada nivel de puntuacin de los informes de laboratorio.

44

Cuadro 1. Asignaciones cuantitativas de los niveles de desempeo y nota final de los 8 laboratorios.

Niveles de desempeo Componentes del Informe 1:

Insuficiente 2:

Adecuado 3:

Ejemplar

Presentacin

No incluye todos los datos solicitados y los presentados estn muy desordenados. No se ajusta al formato de presentacin.

Se ajusta al formato establecido pero omite datos relevantes de la presentacin.

Se ajusta completamente al formato y posee toda la informacin requerida para la presentacin del informe.

Resumen

Se omiten uno o ms elementos centrales del experimento o de los resultados.

Incluye la mayora de los elementos esenciales del experimento y los resultados y omite cuestiones menores.

Incluye la mayora de los elementos esenciales del experimento y los resultados, conforme a una estructura estndar. Bien escrito

Introduccin

Incorpora cierta informacin del marco del experimento, omitiendo algunos aspectos importantes.

Introduccin bsicamente completa, con omisin solo de algunos aspectos menores.

Introduccin completa y bien escrita, proporcionado un buen marco para contextualizar el experimento.

Objetivos

Redaccin insuficiente de objetivos, se omite algunos propsitos del laboratorio. Uso no adecuado de verbos.

Objetivos del experimento redactados con pequeas omisiones y errores de redaccin.

Redaccin de los objetivos completamente ajustada al desarrollo experimental de la prctica de laboratorio. Correcto uso de verbos.

Marco terico

Algunos supuestos estn evidenciados y justificados. Las citas de integran de modo deficiente, pobre o dbil integracin de fuentes secundarias.

La mayora de los conceptos estn sustentados. Presentan alguna desconexin en la redaccin y no estn del todo claras respecto a lo desarrollado en el laboratorio.

Las fuentes informacin excelentemente integradas con el material prctico, coherente redaccin. Muy buen uso de las fuentes secundarias. Lo presentado argumenta totalmente el tema.

Metodologa

Se da cuenta de parte de los detalles experimentales importantes, con omisiones relevantes.

Se da cuenta de todos los detalles importantes de la prctica de laboratorio, salvo omisiones menores.

Se da cuenta de todos los detalles del experimento.

Resultados: datos, figuras y grficos,

tablas, etc.

Discusin

La mayor parte de las figuras, grficos y tablas son correctas pero en varios casos presentan limitaciones de importancia Parte de los datos se han interpretado y discutido correctamente, pero se identifican errores e imprecisiones de importancia.

Figuras, tablas y grficos son en general correctos, aunque presentan algn problema menor que podra ser mejorado. Casi todos los resultados han sido interpretados y discutidos correctamente. Se identifican imprecisiones menores.

Todas las figuras, grficos y tablas estn bien diseados, numerados y titulados. Todos los resultados comparativos y las tendencias presentes en los datos han sido interpretados y discutidos correctamente. Buena comprensin de lo indicado por los resultados.

Conclusiones

Aunque recojan los principales aspectos estudiados, se explican y comentan errnea o ambiguamente. Pobre comprensin

Se exponen todas las conclusiones bsicas, pero se podra mejorar la formulacin. Algunos aspectos vagos.

Se exponen con claridad, concisin y acierto todas las conclusiones importantes. Excelente comprensin.

Lista de referencia y anexos.

Presenta una bibliografa incompleta, obviando algunas referencias obligatorias. (Guas y apuntes personales, etc.). Los anexos estn mal organizados.

Referencia bibliogrfica completa, pero sin utilizar dentro del marco terico. Los anexos estn completos, pero se hace referencia ellos dentro del informe.

Referencia bibliogrfica completa y bien formulada, con excelentes citas en el informe de laboratorio. Anexos estn completos, numerados y muy bien referenciados con el informe presentado.

45

Cuadro 2. Escala de puntuacin para los informes de laboratorio Posible nota por Niveles de desempeo

tems 1: Insuficiente 2: Adecuado 3: Ejemplar

Puntaje

mximo

Resumen 0.6 1.4 2 2

Introduccin 0.3 0.5 1 1

Objetivos 0.3 0.5 1 1

Marco terico 1 2 3 3

Metodologa 03 0.7 1 1

Resultados y discusin 1.2 2.5 4 4

Conclusiones 1 2 3 3

Lista de referencia 0.3 0.7 1 1

Anexos (Cuestionario,

diagramas, figuras, entre otros) 0.3 0.7 1 1

SUBTOTAL 8 11 17 17

Puntuacin; pruebas cortas (total 8 pruebas, 1 en cada sesin ) 8

TOTAL 25

2. Orientaciones para redactar el informe

a. Ejemplo de portada b. Estructura del informe

46

EJEMPLO DE PORTADA

Facultad de Ciencia, Tecnologa y Ambiente Departamento de Ciencias Bsicas

Coordinacin de Ciencias Naturales

Fsica II

Laboratorio No.:_________ Tema: Nombre de la prctica

Nombre del profesor: Grupo de trabajo (o Integrantes): En orden alfabtico de acuerdo al primer apellido. Nmero de grupo: Carrera:

Managua, fecha de entrega del informe.

ESTRUCTURA DEL INFORME DE LABORATORIO

I. RESUMEN Debe redactarse una breve explicacin acerca de lo qu se midi, con qu tipo de instrumentos y equipos ms importantes que se utilizaron, cmo se logr obtener los resultados, para qu me sirvi la prctica (propsito) y a qu conclusin se llega segn los resultados hallados. Lo recomendable es no escribir ms de 300 palabras (aunque podr ser una tarea difcil). II. INTRODUCCIN Debe contener una descripcin general de la experiencia, comentando los aspectos ms relevantes que lo relacionan con la teora. Debe explicarse con caridad el propsito y la importancia de la prctica segn la opinin del estudiante. Es decir se debe relacionar la sesin de laboratorio con la carrera que se estudia, la vida cotidiana y el perfil profesional del estudiante. Por ningn motivo deben incluirse descripciones de parte del procedimiento experimental o incluirse resultados parciales o finales, tampoco incluir conceptos tericos o frmulas. Adems No debe incluirse conclusiones

47

No exceder ms de una pgina

Mnimo: pgina

III. OBJETIVOS Son los resultados que se esperan obtener en la prctica, puede ser uno solo, el general, o contener algunos especficos. General: refleja el propsito del laboratorio. Especficos: indican con mayor precisin las actividades a desarrollar. En este apartado los objetivos deben redactarse de forma tal que en los mismos se reflejen las habilidades y logros que se obtendrn al llevar a cabo la prctica, se redactan en infinitivo (terminacin ar, er e ir.) Algunos verbos que pueden ser utilizados:

Conocimiento: Definir, identificar Aplicacin: Descubrir, reconocer, explicar, interpretar. Anlisis: Distinguir, demostrar, experimentar, comparar, analizar.

JAMS UTILIZAR EL VERBO CONOCER YA QUE NUNCA SE TERMINA DE CONOCER IV.MARCO TERICO Es el respaldo terico de la prctica. El cual se adquiere de diversas fuentes, tales como: libros, revistas, Internet, entre otros. Este es un aspecto que debe ser cubierto con detalle. Deben plantearse las ecuaciones y enunciarse los conceptos y/o principios bsicos relacionados con la experiencia de laboratorio en estudio. Deben resaltarse aquellas ecuaciones y/o principios directamente abordados en la experiencia. No deben incluirse resultados ni conclusiones. Un aspecto importante a tener en cuenta en esta seccin es el de las referencias bibliogrficas. Deben aparecer citados los textos, apuntes, artculos o direcciones electrnicas que hayan sido usadas en la elaboracin de esta seccin. Debe citarse dentro del texto utilizando las normas APA. Ejemplo: Vallejos (1999) sostiene que.., En un estudio reciente (Vallejos, 1999) afirma que No se debe copiar la introduccin de la gua de laboratorio, si lo hace parafrasee y cita la misma. No copiar y pegar informacin de las pginas WEB que consulte, se le recomienda resumir y procesar la informacin encontrada. Recordar que cuando se cita en el texto solamente se escribe el apellido y la fecha. Si son ms de dos autores se escriben dos, seguido de et. al En el caso de un sitio web visitado se escribe solamente el autor si es que tiene o el sitio web visitado y la fecha. Mximo: 2 pginas

V. METODOLOGA Se debe describir el procedimiento seguido para la ejecucin del laboratorio, explicando como se organiz y se llev a cabo todo el proceso, incluyendo los materiales utilizados; tambin debe incluir las limitaciones encontradas en la realizacin del laboratorio. Aqu se pueden colocar fotos y/o dibujos del montaje.

48

Cuando se utilicen equipos de mucha importancia se debe hacer una descripcin de los mismos, mencionando el nombre, modelo, capacidad, forma de funcionamiento y otros antecedentes que sean relevantes. Los equipos menores tales como probeta, beaker, metro, micrmetro etc. slo deben ser mencionados, pero no descritos. No se deben incluir resultados