LABORAORIO 2 Redes I

Laboratorios Redes Eléctricas I DEI UCA 2015 2-1

Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos

LABORATORIO 2 LEYES BÁSICAS Y MÉTODOS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

Objetivos

- Que el estudiante compruebe experimentalmente los conceptos básicos vistos en clases, tales como

resistencia equivalente, divisor de voltaje y de corriente. Comparar los resultados teóricos con los

prácticos y analizar posibles causas de incertezas.

- Que el alumno sea capaz de comprobar la teoría del análisis nodal y de mallas además de visualizar

los valores reales con ayuda del multímetro para comprobar sus respuestas.

Introducción teórica.

Leyes básicas

Resistencia equivalente Muy a menudo se sustituyen combinaciones de resistencia relativamente complicadas por una

sola resistencia equivalente.

- Resistencia en serie

El circuito que se muestra en la figura 1 contiene una agrupación de N resistencias en serie,

con el arreglo se realiza el siguiente análisis de mallas:

Figura 1

- Resistencia en paralelo

Con el circuito que se muestra en la figura 2 (agrupación en paralelo de N resistencias) se realiza

el siguiente análisis de nodos:

Figura 2



Las expresiones que nos sirven para calcular la resistencia equivalente en cada uno de los casos son:

1 2 3

1 2 3

Serie: Paralelo :

1 1 1 1 1... ...eq n

eq n

R R R R RR R R R R

Divisor de voltaje y corriente Basándose en los principios de las resistencias en serie y paralelo, se deducen expresiones que nos

permiten calcular el voltaje o corriente en una resistencia de una más rápida.

- Divisor de voltaje

La figura 3 muestra la división de voltaje

Figura 3

El voltaje Vs(t) se divide en los voltajes que caen en las resistencias R1 y R2.

Esta fórmula sólo es válida si la salida v2(t) está en circuito abierto (no circula corriente por los terminales

donde se mide v2(t)).

- Divisor de corriente

Análogamente, la corriente Is(t) se divide en las corrientes que atraviesan las dos conductancias. Esto

se muestra en la figura 4.

Figura 4



Métodos de análisis de circuitos eléctricos

Análisis nodal Debido al incremento en el número de nodos en un circuito es necesario obtener una incógnita

adicional por cada nodo que se agregue al circuito. Así un circuito con tres nodos debe tener dos voltajes

desconocidos, si un circuito tiene 𝑁 nodos debe de tener (𝑁 − 1) nodos desconocidos. El método de

análisis de nodos consiste en aplicar la ley de corriente de Kirchhoff.

En el análisis nodal interesa hallar las tensiones de nodo. Dado un circuito con N nodos sin fuentes de

tensión.

El análisis nodal del circuito implica seguir los siguientes pasos:

1. Seleccionar un nodo como referencia (𝑉 = 0), se asignan las tensiones 1 2 3 1, , ... NV V V V , a los

1N nodos restantes. Las tensiones se asignan respecto al nodo de referencia.

2. Se aplica la KCL a cada uno de los 𝑁 − 1 nodos de referencia.se usa la ley de Ohm para expresar

las corrientes de rama, en términos de tensiones de nodo. De esta forma se deducen ecuaciones

para formar un sistema de ecuaciones.

3. Resolver el sistema de ecuaciones para encontrar cada una de las tensiones.

Análisis de mallas El análisis de mallas se puede usar solo en aquellas redes que son planas. Si es posible dibujar el diagrama

de un circuito en una superficie plana de tal forma que ninguna rama quede por debajo o por arriba de

ninguna otra, se dice que ese es un circuito plano. Una malla es un lazo que no contiene ningún otro lazo

dentro de él.

Si una red es plana, se puede usar el análisis de mallas para estudiarla. El análisis de mallas básicamente

consiste en aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff a cada malla del circuito a analizar, es decir, la sumatoria

de todos los voltajes a través de una trayectoria cerrada es cero.

En el análisis de malla interesa aplicar la KVL para hallar las corrientes de malla en un circuito dado. En

el análisis de lazo de un circuito con n lazos implica seguir los siguientes pasos:

1. Asigne las corrientes 1 2 3, , ... NI I I I de a los N lazos.

2. Se aplica la LVK a cada uno de los 𝑁 lazos. Usar la ley de Ohm para expresar las tensiones en

3. términos de las corrientes de lazo. De esta forma se deducen ecuaciones para formar un sistema

de ecuaciones.

4. Resolver el sistema de ecuaciones para encontrar cada una de las corrientes.



Componentes a utilizar en esta práctica

- Breadboard

- Multímetro

- Cables conectores

- Tenaza peladora

- Cortadora

- 3 Resistencias de 1 kΩ

- 2 Resistencias de 2.4 kΩ




Ejercicios

- Resistencia equivalente

2-1. Realice el siguiente montaje y determine Vab. Luego compare el resultado obtenido

sustituyendo el lado derecho del circuito por la resistencia equivalente.

- Divisor de voltaje

2-2. Realice el siguiente montaje y determine Vab. Compare el resultado obtenido de manera práctica

con el resultado teórico.

Voltaje teórico

Voltaje Practico

ORIGINAL

RESISTENCIA EQUIVALENTE

Voltaje teórico

Voltaje Práctico



- Divisor de corriente

2-3. Ahora elabore el siguiente montaje y determine Ibc. Compare el resultado obtenido sustituyendo

el lado derecho del circuito por la resistencia equivalente y encuentre Iab. Luego repita el

procedimiento para Iac.

- Análisis nodal

2-4. Elabore el siguiente circuito y encuentre los voltajes de cada nodo de forma teórica y con el

multímetro.

- Análisis de malla

2-5. Elabore el siguiente circuito y encuentre las corrientes de cada malla de forma teórica y utilizando

el multímetro para pedir el voltaje en cada resistencia para encontrar dichas corrientes.

Iab

Corriente teórica

Corriente Práctica

ORIGINAL


Iac

Corriente teórica

Corriente Práctica

ORIGINAL


Voltaje en nodos

Valor teórico

Valor práctico

VA

VB

VC

Corriente de malla

Valor teórico

Valor práctico

I1

I2

I1 - I2



TAREA

1. Encuentre la resistencia equivalente que la fuente percibe.

2. Resuelva los siguientes circuitos utilizando resistencia equivalente, divisor de corriente y divisor

de voltaje.

a) b)

3. Calcule los valores de Voltaje de cada nodo y las corrientes de malla del siguiente circuito.



4. Determinar por medio de los métodos vistos la solución para el siguiente diagrama

cuyos valores son:

Is = 2 A R3 = 220 Ω v1 = ? R1 = 100 Ω R4 = 1KΩ v2 = ? R2 = 2kΩ ix = ? v3 = ?



HOJA DE RESULTADOS

NOMBRE DEL ALUMNO NOTA:

CARNET

GRUPO Y HORARIO DE LABORATORIO

INSTRUCTOR

Complete cada una de las tablas con los datos obtenidos en la práctica.

2-1. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica.



2-4. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica


Voltaje

teórico

Voltaje

Practico

ORIGINAL

RESISTENCIA

EQUIVALENTE

Voltaje teórico

Voltaje Práctico

Ibc

Corriente teórica

Corriente Práctica

Ibc

Corriente teórica

Corriente Práctica

ORIGINAL ORIGINAL



Voltaje en nodos

Valor teórico

Valor práctico

VA

VB

VC

Corriente de malla

Valor teórico

Valor práctico

I1

I2

I1 - I2

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