Grupo-243003_26 -fase1

TRABAJO COLABORATIVO 1

UNIDAD 1: Variables y leyes de circuitos

TUTOR:

ING. MANUEL ENRIQUE WAGNER

GRUPO:

243003_26

PRESENTADO POR:

FAIDER RAMOS RUBIO

PEDRO LUIS BELTRAN

LUIS EDUARDO ORDOEZ

WILLIAM RAFAEL MENDOZA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

COLOMBIA

INTRODUCCION

La historia de la electricidad es prcticamente corta y sus aplicaciones ms

interesantes de los grandes descubrimientos elctricos se han empezado a

desarrollar tan solo desde finales del siglo XIX

La energa elctrica tiene un amplio uso en nuestra sociedad y cada vez ms

presenta un desarrollo creciente ya que es fcil de trasmitir y de forma casi

instantnea, tambin puede utilizarse en cantidades pequeas muy controladas. De

esta forma las seales elctricas nos sirven para codificar, intercambiar y procesar

informacin. Esta se manifiesta como corriente elctrica, es decir, como el

movimiento de cargas elctricas negativas, o electrones, a travs de un cable

conductor metlico como consecuencia de la diferencia de potencial que un

generador est aplicando en sus extremos. Cada vez que se acciona un interruptor,

se cierra un circuito elctrico y se genera el movimiento de electrones a travs del

cable conductor.

En el presente trabajo desarrollaremos una introduccin a los aspectos

fundamentales de los circuitos elctricos tales como sus componentes, unidades de

medicin, principios de funcionamiento, leyes fsicas que los rigen, entre otros.

OBJETIVOS

Aprender los conceptos bsicos que rigen en los circuitos y sus leyes

Estudiar, comprender y aplicar la leyes de ohm y Kirchhoff en los circuitos

Simular el circuito propuesto en un software para anlisis de circuitos

Comparar datos medidos con datos calculados.

CONCEPTOS PARA EL ANALISIS DE CIRCUITOS

Corriente elctrica: La corriente elctrica o intensidad elctrica es el flujo de carga

elctrica por unidad de tiempo que recorre un material.

En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre

segundo), unidad que se denomina amperio.

Voltaje: El Voltaje o la diferencia potencial elctrica es una comparacin de la

energa que experimenta una carga entre dos ubicaciones. Para comprender este

concepto de forma ms simple, pensemos en un material con una carga elctrica

de ms electrones de lo que sus tomos pueden sostener (ionizado negativamente)

y un material carente de electrones (ionizado positivamente). El voltaje es el

diferencial elctrico entre ambos cuerpos, considerando que si ambos puntos

establecen un contacto de flujo de electrones ocurrira una transferencia de energa

de un punto al otro, debido a que los electrones (con carga negativa) son atrados

por protones (con carga positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre

s por contar con la misma carga.

Su unidad de medida es el voltio

Potencia elctrica: es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de

tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en

un tiempo determinado.

La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Energa elctrica: Se denomina energa elctrica a la forma de energa que resulta

de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite

establecer una corriente elctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por

medio de un conductor elctrico.

Resistencia elctrica: resistencia elctrica a la igualdad de oposicin que tienen los

electrones al moverse a travs de un conductor. La unidad de resistencia en el

Sistema Internacional es el ohmio

Ley de Ohm: postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, es

una ley de la electricidad. Establece que la diferencia de potencial V que aparece

entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de

la corriente I que circula por el citado conductor. Ohm complet la ley introduciendo

la nocin de resistencia elctrica R; que es el factor de proporcionalidad que

aparece en la relacin entre V e I:

V = R *I

Fuente elctrica: En electricidad se llama fuente al elemento activo que es capaz

de generar una diferencia de potencial entre sus bornes o proporcionar una corriente

elctrica para que otros circuitos funcionen.

Transductor: es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada

manifestacin de energa de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy

pequeos en trminos relativos con respecto a un generador.

Interruptor: es un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una

corriente elctrica.

Capacitor: es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrnica, capaz de

almacenar energa sustentando un campo elctrico.1 2 Est formado por un par de

superficies conductoras, generalmente en forma de lminas o placas, en situacin

de influencia total (esto es, que todas las lneas de campo elctrico que parten de

una van a parar a la otra) separadas por un material dielctrico o por el vaco.

Inductor: bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito elctrico que,

debido al fenmeno de la autoinduccin, almacena energa en forma de campo

magntico.

Almacenamiento de energa: comprende los mtodos que tiene la humanidad para

conservar en la medida de lo posible una cierta cantidad en cualquier forma, para

liberarla cuando se requiera en la misma forma en que se recolect o en otra

diferente.

Leyes de Kirchhoff: son dos igualdades que se basan en la conservacin de la

energa y la carga en los circuitos elctricos. Fueron descritas por primera vez en

1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniera elctrica.

Ley de corriente: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en

ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma

equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual

a cero

Ley de tensiones: En un lazo cerrado, la suma de todas las cadas de tensin

es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, la suma

algebraica de las diferencias de potencial elctrico en un lazo es igual a cero.

Circuito en serie: es una configuracin de conexin en la que los bornes o

terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores,

interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un

dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

En funcin de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se

obtiene con las siguientes expresiones:

Para generadores (pilas)

Para resistencias

Para condensadores

Circuito en paralelo: es una conexin donde los puertos de entrada de todos los

dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan

entre s, lo mismo que sus terminales de salida.

En funcin de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente

se obtiene con las siguientes expresiones

Para generadores

Tambin Para Resistencias

Para Condensadores

Divisor de voltaje: es una configuracin de circuito elctrico que reparte la tensin

de una fuente entre una o ms impedancias conectadas en serie. Supngase que

se tiene una fuente de tensin Vf, conectada en serie con n impedancias. Para

conocer el voltaje Vi en la impedancia genrica Zi, se utiliza la ley de Ohm:

Divisor de corriente: Un divisor de corriente es una configuracin presente en

circuitos elctricos que puede fragmentar la corriente elctrica de una fuente entre

diferentes impedancias conectadas en paralelo. El divisor de corriente es usado

para satisfacer la Ley de tensiones de Kirchhoff.

Esquemtico de un circuito elctrico ilustrando divisor de corriente. RT. Se refiere a

la resistencia total del circuito a la derecha del resistor RX.

DESARROLLO DEL CIRCUITO

Calculamos la resistencia equivalente 1 Req1 de R12 y R13 (En Serie)

= 12 + 13 = 1.5 + 680 = .

Calculamos la resistencia equivalente 2 Req2 de R8 y R9 (Paralelo)

= 8 9

8 + 9=

1 220

1 + 220=

220

1.00022 = ,

Calculamos la resistencia equivalente 3 Req3 de R10 y R11 (Paralelo)

=10 11

10 + 11=

560 330

560 + 330=

184.8

560.33 = ,

Nuestro circuito queda as:

Calculamos la resistencia equivalente 4 Req4 de Req2 y Req3 (Serie)

= 219,95 + 329,80 = ,

Calculamos la resistencia equivalente 5 Req5 de Req4 y Req1 (Paralelo)

=544,75 2.18

544,75 + 2.18 =

1.19

2.72 = ,

El circuito queda as:

Calcula la resistencia equivalente 6 Req6 de R5 y R6 (Paralelo)

=5 6

5 + 6=

470 100

470 + 100 =

47

570 = .

Calculamos la resistencia equivalente 7 Req7 de R3 y Req6 (Serie)

= 82.4 + 1.8 = .

Nuestro circuito queda asi

Calculamos la resistencia equivalente 8 Req8 de R4 y Req7 (Paralelo)

=1.88 100

1.88 + 100 =

188

1.98 = .


= 94.9 + 3.3 = .


= 220 + 435.83 = ,

Nuestro circuito queda as:

Calculamos la resistencia equivalente 11 Req11 de Req9 y Req10 (Paralelo)

= 3.39 657.5

3.39 + 657.5 =

2.22

4 =

Resistencia Total

Calculamos la resistencia TOTAL Rtotal de R1 y R11 (Serie)

= 555 + 120 =

Corriente Total

=

=

12

675= 0,017

Potencia del circuito

= = 12(0,017) = 0,21

Los siguientes clculos son para hallar los voltajes y corrientes en cada

resistencia

1 = 1 1

1 = 0,017(120)

1 = 2,04

:

10 =10

10

10 =9,96

655,83

10 = 0,015

=

7 = 7 7

7 = 0,015(220

7 = 3,3

Sabiendo VR7 podemos saber el voltaje que consume y lo que llega al otro nodo

que para este caso es 6,66v con ese voltaje y Req1 podemos saber la corriente

que circula hacia esta parte del circuito

1 =6,66

1

1 =6,66

2180

1 = 0,0030

12 = 1 12

12 = 0,0030(1500)

12 = 4,5

13 = 1 13

12 = 0,0030(680)

12 = 2,04

De Ir7 y Ireq1 usando las leyes de

circuitos podemos encontrar la

corriente que pasa por Req2 y Req3

en este caso es 0,012

Una vez determinada este corriente

se pueden hallar los voltajes de

Req2 y Req3

2 = 0,012(2)

2 = 0,012(219,95)

2 = 2,63

3 = 0,012(3)

3 = 0,012(329,80)

3 = 3,95

Como VReq2 es el paralelo de R8 y R9 el voltaje es el mismo osea que podemos

hallar las corriente que pasan por estas resistencias

8 =8

8

8 =2,63

1= 2,63 106

9 =9

9

8 =2,63

220= 0,011

Como VReq3 es el paralelo de R10 y R11 el voltaje es el mismo sea que

podemos hallar las corriente que pasan por estas resistencias

10 =10

10

10 =3,95

560= 7,05 106

11 =11

11

11 =3,95

330= 0,012

Al trmino de los clculos de corriente y voltaje en cada resistencia

obtenemos los siguientes datos

VOLTAJES DE CADA RESISTENCIAS

Variable Voltaje Terico (V) Voltaje Medido (V) % Error

V0 12,00 12,03 0.25

R1 2.043 2,11 1.54

R2 9.567 9.59 0.24

R3 0,0058 0,0061 19.61

R4 0,286 0,29 1.38

R5 0.285 0,284 0.35

R6 0.285 0.284 0.35

R7 3.3 3.29 0.3

R8 2.63 2.63 0.11

R9 2.63 2.63 0.11

R10 3.95 3.94 0.23

R11 3.95 3.94 0.23

R12 4.5 4.52 0.18

R13 2.04 2.05 0.1

CORRIENTES QUE PASAN POR LAS RESISTENCIAS

Variable Resistencia Corriente terica (A) Corriente Medida (A) % Error

R1 120 0,017 0,0179 1.11

R2 3.3k 0,002 0,0029 3.41

R3 1.8k 3,46x10-6 3,44x10-6 1,2

R4 100 0,0028 0,0029 1.04

R5 470k 6,0x10-7 6,03x10-7 1.5

R6 100k 2,8x10-6 2,83x10-6 1,4

R7 220 0,015 0,015 0

R8 1M 2,63x10-6 2,63x10-6 23.08

R9 220 0,011 0,0119 0.83

R10 560k 7,05x10-6 7,03x10-6 14.29

R11 330 0,012 0,0119 0.83

R12 1.5k 0,003 0,00301 0,4

R13 680 0,003 0,00301 0,4

Capturas de la simulacin en QUCS

Circuito con medidores de corriente

Resultados

Circuito con medidores de voltaje

Resultados

LINK VIDEO DE YOUTUBE

https://www.youtube.com/watch?v=QbcdO9Lfp-U&feature=youtu.be

CONCLUSIONES

Se aplicaron las diferentes leyes y frmulas para cumplir con lo solicitado

Simplificar el circuito ayuda y facilita la bsqueda de valores de corriente y

resistencias

Se dio solucin a un circuito resistivo, gracias a los videos tutoriales del

tutor, que estn bien planteados y explicados.

Con la simulacin del circuito en un software se estableci que los valores

tericos son correctos.

REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS

Enciclopedia virtual https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada

Videos tutoriales Manuel Wagner

https://www.youtube.com/watch?v=JSGQJifvZoM&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=om0yxXgQS9w

https://www.youtube.com/watch?v=RYhCk8JpFfs

https://www.youtube.com/watch?v=Cqu345pYDic

Aranzbal, A. (2001). Electrnica Bsica, Tema 1. Recuperado

de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema1/TEMA1.htm

Latorre, P. Resistencias Elctricas. Centro Aragons de Tecnologas para la Educacin

(CATEDU). Tomado de: http://www.catedu.es/aratecno/images/resistencias.swf

Pereda, J. Conceptos Bsicos de Circuitos. Universidad de Cantabria. Recuperado de:

http://personales.unican.es/peredaj/pdf_Apuntes_AC/Presentacion-Conceptos-

Basicos-Circuitos.pdf

Martnez J. (2010). Circuitos de corriente contina. Escuela Politcnica Superior

Universidad de Sevilla. Tomado de: http://personal.us.es/pedroj/AS_GR-

IM01TE/TE_tema_2_v7.pdf

Salazar A. Leyes de voltajes y corrientes de Kirchhoff. Universidad de los Andes.

Tomado de: http://goo.gl/0l51Vz

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