circuitos basicos

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

Universidad de los Andes

Facultad de Ciencias

Departamento de FsicaLaboratorio de Fsica General

Circuitos BsicosJuan Jos Pea Rojas

C.I. 17.455.996

Carhen A. Garca Arana C.I. 16.654.828

Seccin: 05 I-08

Grupo No. 3

Agosto, 2008ObjetivosPrctica de circuitos bsicos I:

Leer un diagrama de circuito y montar dicho circuito.

Seguir un circuito sencillo y dibujar un esquema.

Utilizar miliampermetros para medir corrientes continuas y alternas.

Utilizar voltmetros para medir voltajes de seales continuas y alternas. Utilizar el cdigo de colores para determinar valores de resistencias y el hmetro para medirlas directamente.

Utilizar correctamente un instrumento mltiple de medicin (multmetro) para medir corrientes, voltajes y resistencias.

Observar el efecto sobre la corriente cuando en el circuito se intercala una resistencia.

Verificar experimentalmente que la resistencia total (Rs) en el circuito en serie es igual a la suma de los valores de las resistencias conectadas en serie.

Verificar experimentalmente que la resistencia total (Rp) equivalente a las resistencias conectadas en paralelo viene dada por el inverso de la suma de los recprocos de las resistencias.

Prctica de circuitos bsicos II:

Comprobacin de la Ley de Ohm.

Comprobacin de las Leyes de Kirchhoff para los circuitos.

Equipos y herramientas usados en ambas practicas Fuentes de poder AC y DC.

Voltmetros para AC y DC.

Ampermetros para AC y DC.

Multmetro. Un Panel de Resistencias (resistores de carbn)

Una caja decdica de resistencias. Cables. Un Restato o resistencia variable. Una Resistencia incgnita RX. Un Bombillo.Descripcin general de la practica IUn circuito elctrico es una agrupacin ordenada de elementos de comportamiento elctrico definido, destinados a conducir convenientemente las cargas elctricas. Cuando el fin que se persigue es la transmisin de potencia a travs de los circuitos se designa a stos con la palabra elctrica, por tanto, un circuito elctrico no es ms que la trayectoria completa seguida por la corriente elctrica.En el laboratorio trabajamos de la forma siguiente; se procedi a realizar calculo y las mediciones correspondientes de cinco resistencias de carbn, luego se conect en serie y en paralelo un circuito elctrico para medir su resistencia equivalente, despus se armaron dos tipos de circuito, en el primero se utiliz el restato como resistencia variable; y en el segundo se utiliz como potencimetro. En cada circuito se realizaron mediciones para comprobar las leyes que lo rigen, y adems se pudo apreciar la incidencia de diversos factores externos en el comportamiento de los elementos que lo forman.Medidas, clculos y resultados(Circuitos Bsicos I)Medidas de Resistencias del panel de resistencias por coloresValor por Cdigo de ColoresValor por Multimetro

ResistBanda(R ( %) ((R ( (R) ((R ( (R) (Rango

1era2da3era4ta

R1AzulRojoMarrnDorado62x10 ( 5%(62 ( 3)x101(7(1)x102100

R2GrisRojoMarrnDorado82x10 ( 5%(82 ( 4)x101(9(1)x102100

R3MarrnRojoNaranjaDorado12x103 ( 5%(12 ( 1)x103(12(1)x1031000

R4MarrnNegroNegroDorado10 ( 5%(10 ( 1)x100(9(1)x1001

R5NaranjaNaranjaRojoDorado33x102 ( 5%(33 ( 2)x102(4(1)x1031000

Discrepancias entre resistencias de carbn (comparacin con resultados obtenidos en el multimetro):ResistenciasDiscrepancias (%)

R112,9

R29,8

R30

R410

R521,2

Los clculos de las discrepancias vienen dados por la expresin:

Conexin de Resistencias en Serie y Clculo de la resistencia equivalente en el circuito

RS = R1 + R2 + R3 + R4 + R5

(RS = (R1 + (R2 + (R3 + (R4 + (R5Valor Calculado: (17(1) x 103 (

Valor Medido con multimetro: (18(1) x 103 ( Conexin de Resistencias en Paralelo y Clculo de la Resistencia equivalente en el circuito

1/RP = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5 = BRP = 1/B(RP = (Ri/Ri2, donde i=1, 2, 3, 4, 5(Error (RP calculado por el mtodo de las derivadas parciales)Valor Calculado: (969 ( 1) x 10-2 (

Valor Medido con el multimetro: (8 ( 1) x 100 (Valores medidos y calculados por elo tipo de conexin (serie y paralero):Valor por MultimetroValor Calculado

Tipo de ConexinRango Usado(R + (R) ((R + (R) (Discrepancia (%)

Serie1000(18 ( 1) x 103(17 ( 1) x 1035,9

Paralelo1(8 ( 1) x 100(969 ( 1) x 10-217,4

Uso del restato como resistencia variableSe instal el siguiente circuito:

DATOS:

E = 5 vR = 100 Ohmios

Rv = 177 Ohmios

Medida de la corriente y el voltaje en diferentes posiciones del restato, y clculo de la resistencia medida Clculo del Valor de la Resistencia Variable

Resistencia = Voltaje / Intensidad

(R = (Vi / Ii + Vi (Ii / Ii 2 ; donde i=1, 2, 3 (Error (R calculado por el mtodo de las derivadas parciales) Comparacin de Resistencias en posiciones variadas del restatoPosicin de la Resistencia en el RestatoCorriente (mA)Voltaje (v)Resistencia Medida por:

CalculoMultimetro

(R + (R) ((R + (R) (

Mnima48(20,2(0,20,42(0,041(1

Intermedia32(21,8(0,25,6(0,16(1

Mxima26(22,4(0,29(19(1

Uso del Restato como PotenciometroSe instal el siguiente circuito:

DATOS:

E = 5 vR = 100 Ohmios

Rv = 177 Ohmios

Medida de la corriente y el voltaje en diferentes posiciones del restatoPosicin de la ResistenciaCorriente (mA)Voltaje (v)

Mnima46 ( 24,8 + 0,2

Intermedia16 ( 21,8 ( 0,2

Mxima2 ( 20,2 ( 0,2

Conclusin y Anlisis de Resultados (Circuitos bsicos I)

En la primera parte del informe (Medidas de Resistencias del panel de resistencias por colores comparando con resultados por multimetro) observamos la discrepancias entre los valores de las resistencias obtenidos por el cdigo de colores y los valores obtenidos experimentalmente mediante el uso del multimetro, esta diferencia podemos atribuirla al desgaste fsico natural que tiene el material que constituye la resistencia, as como tambin los factores externos, tales como lo son la luz y la humedad; igualmente, los valores mas confiables son los aportados por el aparato de medicin debido a su precisin.

Como se puede observar en la segunda parte del infome (Valores medidos y calculados por elo tipo de conexin, en serie y en paralero), los resultados obtenidos experimentalmente y los calculados analticamente son cercanos, verificndose que la resistencia total (Rs) en el circuito en serie es igual a la suma de los valores de las resistencias conectadas en serie, al igual que la resistencia total (Rp) equivalente a las resistencias conectadas en paralelo viene dada por el inverso de la suma de los recprocos de las resistencias todo esto con un margen de error aceptable, comprobndose as, las ecuaciones y leyes que rigen los circuitos elctricos.

Adems, se comprob que en un circuito el valor de la resistencia tiene una relacin de proporcionalidad con la diferencia de potencial que existe entre los extremos de dicha resistencia; es decir, existe una proporcionalidad directa, al disminuir la resistencia, disminuye el voltaje y aumenta la corriente; y al aumentar la resistencia aumenta el voltaje y disminuye la corriente.COMPROBACIN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE OHM.

Se instal el circuito N 1:

Se procedi a instalar el circuito de la siguiente forma:

El Restato se us como Potencimetro. Se conectaron las dos salidas fijas del aparato a la fuente de voltaje continua, la cual fue calibrada mediante la utilizacin de un Multmetro, para tener un voltaje de salida de 5 Voltios. Luego se conect una Resistencia, cuyo valor era desconocido, fue conectada en paralelo, es decir, una salida al terminal mvil del Restato, y la otra a uno de los terminales fijos del mismo. Para la toma de valores, se conect un Voltmetro en paralelo con la Resistencia desconocida; despus conectamos un Multmetro, para medir el Amperaje, en serie con la misma Resistencia. Para corroborar los datos proporcionados por los instrumentos de medicin, se procedi a medir el valor de la Resistencia desconocida con un Multmetro.

Luego variamos la posicin del contacto mvil del Restato en diez posiciones diferentes, y procedimos con los instrumentos de medicin a tomar los valores de Voltaje e Intensidad de Corriente a travs de la Resistencia desconocida.

Tomando los valores de Voltaje e Intensidad de Corriente proporcionados por los instrumentos, realizamos la grfica y calculamos el valor de la resistencia desconocida a partir de la pendiente de la grfica V = f(I), tomando en cuenta a la definicin de la Ley de Ohm, tenemos: V = I R. Si despejamos el valor de R obtendremos R = V / I. Al tomar la ecuacin de una recta, la cual viene dada por y = mx + b, la pendiente ser m = y / x, con lo cual si dividimos el valor en el eje y de la grfica hecha (V), con el valor en el eje x de la misma (I), tendremos que R = m = V / I.

Mediciones de corrientes y voltajes para el circuito N1.

PosicinCorriente (mA)Voltaje (v)

160+510

275+520

385+530

495+540

5105+550

6115+560

7125+570

8130+580

9135+590

10145+5100

Grafica # 1

Clculos de centroide, pendiente y corte para graficar datos del circuito # 1.V (voltios)I (mA)

110

220

330

440

550

660

770

880

990

El centroide: (5;50)

m=(6-3)/(60-30) = 0,1

Por lo tanto:

R=0,1

A su vez tenemos que:

V(I) = mI + b

V-6=0,1(I-6)

V(I)= 0,1I + 5,4

Por lo tanto b = 5,4

La resistencia que estbamos buscando ser: (Rx) es: (100005)x10-3

Se instal el circuito N2:

Tabla N 2: Mediciones de corrientes y voltajes para el circuito # 2.

Corriente (mA)Voltaje (v)

60 + 510

75 + 520

85 + 530

95 + 540

100 + 550

110 + 560

115 + 570

125 + 580

130 + 590

140 + 5100

145 + 5110

(Ver grafica) Comprobacin experimental leyes de kirchhoffCon el tablero que se us en la prctica anterior, cuyas resistencias ya se midieron se instal el circuito siguiente:

Valores de las resistencias

R1= (700(100) (R2 = (900(100) (R3 = (12000(1000) (R4 = (4000(1000) ( Comprobacin Experimental de la Primera Ley de Kirchoff:

IntensidadValor (mA)

I50.12 ( 0.01

I20.30 ( 0.01

I30.41 ( 0,01

Comprobacin de la ley de Kirchhoff para las corrientes en el nodo A.I3 - I2 I5 = 0

0.41 0.30 0.12 = -0,01 ( 0,0 Comprobacin de la ley de Kirchhoff para los voltajes en todas la mallas del circuito.Malla I:-V2 V1 + V5 = 0 -0,25v 0,18v + 0,42v = -0,01v(0,0v

El Voltaje de la fuente (Vf) fue medido con el multmetro obteniendo un valor de: (5,25 + 0.01) v

Malla II:Vf V5 V3 = 0

5,25v 0,42v 4,81v = 0,02v( 0,0vConclusin y anlisis de resultados(Circuitos bsicos II)El material de la resistencia de valor desconocido que se utiliz en la primera experiencia, cumple perfectamente con la Ley de Ohm, en consecuencia, su valor es el mismo que tiene la pendiente de la recta hallada con los valores de diferencia de potencial e intensidad registrados en las tablas.

Puede apreciarse de igual manera que existe una diferencia considerable entre las medidas de la resistencia del mismo bombillo cuando se toman voltajes distintos (10 y 100 voltios), esto se debe a que la resistencia del bombillo posee la propiedad de variar con la temperatura, y en consecuencia, al aumentar el voltaje, aumenta la temperatura y por consiguiente la resistencia.

Se pudo apreciar en la grafica que la resistencia del bombillo no est conformada por un material Ohmico, es decir, que no cumple con la Ley de Ohm. Se puede verificar que la curva presenta una forma parablica, lo que indica que el voltaje y la intensidad no varan linealmente.

Para la comprobacin experimental de las Leyes de Kirchoff los valores obtenidos experimentalmente se acercan mucho a los valores esperados, verificando as que la suma algebraica de las intensidades en los nodos es igual a cero, y que la suma algebraica de los cambios de potencia que se encuentran al realizar el circuito es igualmente cero, es decir, se conserva la energa y la carga en el circuito.

R2

R4

R1

R3

5 v

EMBED PI3.Image

R = ?

R

V

A

Rv

+

E

-

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_1154460071.unknown

_999960007.bin