Práctica 2 y 3. Conocimiento del equipo básico

Universidad Tecnológica de México

Área menor

Materia: Electricidad y magnetismo

Área: Ingeniería

INITE Derechos reservados

Práctica no. 3Circuitos resistivos y capacitivos

Fecha de elaboración__________

Fecha de revisión.:_______________

Responsable:__________________

Indicadores

• Determina si los siguientes elementos siguen la Ley de Omh o no. • Una resistencia comercial. • Un diodo rectificador.

• Calcula la energía disipada en una resistencia debido al efecto Joule.

• Calcula el circuito equivalente de resistencias y lo mide, así como las resistencias individuales.

• Calcula la corriente total e individual en un circuito eléctrico con resistencias.

• Calcula el voltaje en cada resistencia en un circuito eléctrico. • Mide las corrientes y los voltajes en un circuito real de

resistencias. • Calcula y mide las capacitancias de un circuito de capacitores.

Normas de seguridad

1. Es necesario evitar portar objetos metálicos, tales como relojes o pulseras.

INFORMACIÓN CONFIDENCIAL 1Electricidad y magnetismo Procedimiento Malab 03 Rev.3 Julio 2007


Investigación previa

Consulta en la bibliografía recomendada en esta práctica o en Internet, los siguientes conceptos y anéxalos en tu práctica.

6. Explique la ley de Ohm.

Voltaje = Corriente multiplicada por la resistenciaLa ley de Ohm es una de las tres leyes fundamentales del estudio de la electricidad, en compañía de las leyes de Kirchhoff del voltaje y de la corriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro del cual el resto de la electronica se establece. Es importante notar que estas leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con gran precision en alambres los cuales son usados para conectar entre sí la mayor parte de las partes electrónicas dentro de un circuito. Aunque las partes individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el circuito pueden serlo.

7. ¿Qué es una resistencia y cuántos tipos de resistencias existen?

Las resistencias están diseñadas para causar una caída de tensión mediante la resistencia al flujo de electricidad en un punto dado.De hilo bobinado (wirewound),Carbón prensado (carbon composition),Película de carbón (carbon film),Película óxido metálico (metal oxide film),Película metálica (metal film),Metal vidriado (metal glaze)Por su modo de funcionamiento, podemos distinguir:Dependientes de la temperatura (PTC y NTC),Resistencias variables, potenciómetros y reóstatos.

8. ¿Cómo es la corriente en un arreglo de resistencias en serie? La corriente en un arreglo de resistencias en serie es constante 9. ¿Cómo es el voltaje en un arreglo de resistencias en paralelo? El voltaje en un arreglo de resistencias en paralelo es constante

10.¿Qué diferencia existe en un arreglo de capacitores serie y paralelo? Al conectar los capacitores en paralelo se aumenta la capacidad, es como si se aumentaran las superficies de las placas. Se comparten las tensiones y las cargas se reparten....es inverso al calculo de las resistencias en paralelo las 1/RT = 1/R1 + 1/R2 en los capacitores es:

CT = C1 + C2

En cambio en la conexión en serie es justo al revés 1/CT = 1/C1 + 1/C2todo es debido a como se comporta la carga y la tensión esos circuitos.

11.¿Cómo funciona un diodo? El diodo es un dispositivo de dos terminales que, en una situación ideal, se comporta como un interruptor común con la condición especial de que solo puede conducir en una dirección. Tiene un estado encendido, el que en teoría parece ser simplemente un circuito cerrado entre sus terminales, y un estado apagado, en el que sus características terminales son similares a las de un circuito abierto


http://es.wikiversity.org/w/index.php?title=Leyes_de_Kirchhoff&action=edit&redlink=1

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#ptc_ntc

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#metal_glaze

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#metal_film

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#metal_oxide

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#carbon_film

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#carbon_film

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#carbon_comp

http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm#bobinadas

http://es.wikiversity.org/w/index.php?title=Leyes_de_Kirchhoff&action=edit&redlink=1

Equipo

1 Fuente de alimentación de triple salida (con salida fija de 5 V) 2 multímetros.2 cables para cada multímetro.3 cables con caimanes.

Material proporcionado por los alumnosResistencia limitadora de 500 Ω2 Resistores de 1K Ω a 1/4w1 Resistor de 2.2KΩ a 1/4w1 Resistor de 470Ω a 1/4w1 Resistor de 3.3KΩ a 1/4w1 Resistor de 10KΩ a 1/4w2 Capacitores de 0.1µf (Cerámicos o de Poliester)1 Capacitor de 0.001µf (Cerámico o de Poliester)1 Diodo1 Resistor comercial cuyo valor esté comprendido entre 50 y 100 Ω a 1/4w 1 Diodo rectificador (1N5404) de 400 volts y 3 amperes1 Tabla protoboard (no importan dimensiones)



Desarrollo

Actividad 1

Resistencia comercial

I. En la base para armar circuitos (tabla protoboard) conecte la resistencia comercial y la fuente eléctrica, tal como se muestra en la figura 1, cerciorándose de que se encuentre apagada y con la perilla reguladora en cero volts.

V

R

ε +-

A

Figura 1

II. Ponga uno de los multímetros en el modo de medición de corriente directa (amperímetro), seleccionando la escala de corriente mayor para no exceder su capacidad. III. Bajo las condiciones indicadas, conecte el amperímetro en serie como se muestra en la figura 1.IV. Enseguida, coloque el segundo multímetro en el modo de medición de voltaje(voltímetro) y seleccione la escala de 0- 20 volts. Observe que este medidor debe conectarse en paralelo con la resistencia, tal como se muestra en la figura número 1.V. Una vez revisadas todas las conexiones del experimento encienda los medidores primero y, posteriormente, la fuente de voltaje.VI. A continuación, mediante la perilla de la fuente, aumente el voltaje hasta un volt y mida la corriente que pasa por la resistencia, usando el amperímetro, en tanto que el voltaje mídalo con el voltímetro. No tome en cuenta la lectura que marca la carátula de la fuente ya que no son exactos los valores que indica.Si la corriente que pasa por la resistencia es tan pequeña que el medidor prácticamente no la registra, use la siguiente escala menor hasta que ésta pueda medirse sin dificultad.VII. Incremente el voltaje a 2 volts y lleve a cabo las mediciones descritas en el paso VI.VIII. Incremente el voltaje a 3, 4, 5,..., 10 volts, midiendo para cada valor las cantidades indicadas en el paso VI.IX. Terminadas las mediciones, apague la fuente, desconecte los medidores y apáguelos.

Resistencia• Con cada pareja de valores de voltaje y corriente, obtenga el valor de la resistencia comercial. • Obtendrá tantos valores de resistencia como parejas de corriente y voltaje haya medido. • Con todos los valores de resistencia, calcule: • La resistencia promedio. • La desviación promedio. • El error porcentual.

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Resistencia comercial

V I R0.70 V 13.2 mA 100Ω0.90 V 22.5 mA 100Ω0.039 V 34.7 mA 100Ω0.058 V 44.7 mA 100Ω0.69 V 55 mA 100Ω0.73 V 64.1 mA 100Ω0.84 V 75 mA 100Ω0.92 V 84.1 mA 100Ω0.95 V 95 mA 100Ω0.97 V 105 mA 100Ω

Gráfica de voltaje contra corriente para la resistencia comercial


Corriente Voltaje13.2 0.3922.5 0.5834.7 0.6944.7 0.755 0.73

64.1 0.8475 0.9

84.1 0.9295 0.95

105 0.97


Actividad 2

Medición de la corriente de un circuito formado por un diodo rectificador y una resistencia.

I. Para el diodo rectificador, arme el circuito que se muestra en la figura número 2, el cual contiene una fuente, un diodo y la resistencia limitadora (RL), que servirá de protección para los dispositivos. Tenga cuidado de que inicialmente la fuente se encuentre apagada y que la perilla reguladora del voltaje de la misma se encuentre en cero.

V

A

ε +Diodo

R L-

F igura 2

II. Seleccione la escala de 0-20 volts para el voltímetro y conéctelo en paralelo al diodo tal como se indica en la figura 2.III. Ponga el amperímetro en la escala mayor y colóquelo en el circuito en serie con los elementos del mismo. Es indistinto el lugar donde lo coloque.IV. Una vez revisadas todas las conexiones del experimento, encienda los medidores primero y, posteriormente, la fuente de voltaje.V. Mueva el botón de ajuste de la fuente hasta que el voltímetro (conectado al diodo) marque 0.1 volt aproximadamente. No tome en cuenta el voltaje que indica la carátula de la fuente. Bajo esas condiciones, mida la corriente en el amperímetro.VI. Enseguida, suba el voltaje a 0.2 volts y mida la corriente correspondiente, tal como se indicó en el paso 5.VII. A continuación suba el voltaje a 0.3, 0.4, 0.5 volts, etc., y mida las corrientes correspondientes a cada voltaje. El máximo valor de voltaje aplicado deberá ser un poco más allá del voltaje de codo, que es cuando la intensidad de la corriente se dispara. Para que quede claro este aspecto, consulte a su profesor.

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VIII. Terminadas las mediciones, apague la fuente, desconecte los medidores y apáguelos.

Diodo1. Con las parejas de valores de voltaje y corriente para el diodo, obtenga la resistencia del material. 2. Obtendrá tantos valores de resistencia como parejas de corriente y voltaje haya medido. 3. Con todos los valores de resistencia, calcule: - La resistencia promedio. - La desviación promedio. - El error porcentual.

4.Grafique el voltaje en función de la corriente y ajuste los datos a una recta.


DiodoV I R

0.801 V 1.4 mA 560 Ω

0.963 V 1.7 mA 560 Ω

0.856 V 1.5 mA 560 Ω

0.840 V 1.3 mA 560 Ω

0.930 V 1.4 mA 560 Ω

0.897 V 1.5 mA 560 Ω

0.863 V 1.6 mA 560 Ω

0.970 V 1.8 mA 560 Ω

1.000 V 1.9 mA 560 Ω

0.856 V 1.4 mA 560 Ω

Gráfica del voltaje en función de la corriente

para el diodo

Corriente Voltaje

1.30.801

1.4 0.84

1.5 0.863

1.6 0.897

1.7 0.93

1.8 0.963

1.9 0.97

1.9 1


5. ¿Cómo se puede saber, por el tipo de gráfica, si una determinada resistencia es óhmica o no?

Por que tanto la corriente como el voltaje son proporcionales.

6. ¿Qué tipo de gráfica obtuvo para la resistencia comercial y para el diodo? ¿Cuál de ellas, según el tipo de gráfica, es óhmica o no?LLa resistencia comercial

4. ¿Qué representa la pendiente de la gráfica del voltaje en función de la corriente?Que son directamente proporcionales.



Actividad 3

Construya en el proto-board el circuito que se muestra en la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mida la corriente circulante a través de los elementos resistivos, así como las caídas de voltaje en cada elemento y calcule la potencia disipada por cada elemento.

IR1 = 2.857x10 -3 A

IR2 = 2.857x10 -3 A

IR3 = 2.857x10 -3 A

VR1 = 2.857 V

VR2 = 6.285 V

VR3 = 2.857 V



Actividad 4

Construya el circuito de la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mida la corriente circulante a través de los elementos resistivos, así como las caídas de voltaje en cada elemento y calcule la potencia disipada por cada elemento.

IR1 = .012 A IR2 = .005 A

IR3 = .025 A

VR1 = 12 V

VR2 = 12 V

VR3 = 12 V



Actividad 5

Construya el circuito de la siguiente figura.

Para el circuito de la figura anterior tome las mediciones correspondientes de las diferentes resistencias como en los experimentos anteriores, así como también realice el cálculo de la potencia.



IR1 = .005 A

IR2 = .002 A

IR3 = .0006 A

IR4 = .001 A

IR5 = .001 A

VR1 = 5 V

VR2 = 6.099 V

VR3 = 6.099 V

VR4 = 3.3 V

VR5 = .47 V



Notas para los alumnos

1. El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina de escribir o en

procesador de textos (PC) sin excepción.

2. Las prácticas impresas sólo sirven de guía y referencia.

3. No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.

4. La entrega del reporte de práctica es por alumno.



Recursos bibliográficos

Serway, Raymond A. y Jewett, John W., Electricidad y magnetismo, Thomson, 2005.

Sears, Francis. W., Física universitaria, Pearson, 2004.

Haliday, Davis y Resnick Robert, Fundamentos de Física, CECSA, 2001.

Prácticas de Electricidad y magnetismo

Director de Desarrollo de Ingeniería:Ignacio Rodríguez Robles

Colaboración en la redacción:Héctor Verdiguel Gómez

Colaboración en la validación técnica:Ireneo Gatica Reachi

Colaboración en la revisión pedagógica:Luisa Reyes LópezOlivia Quevedo Aguilar

Colaboración en la revisión de estilo:Arturo González MayaRoberto Del Vecchyo Calcáneo


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