Objetivo generalIdentificar y comprender los conceptos de que es medir, que es un multímetro(aprender el nombre y uso de los mandos y controles), voltaje y sus unidades, circuito abierto, circuito cerrado, interruptor, observar la diferencia entre corriente alterna y corriente directa, entre otros conceptos necesarios para implementarlos con el adecuado desarrollo de las habilidades prácticas propias de un buen aprendizaje y el desarrollo adecuado de estas con el propósito de establecer la percepción del estudiante sobre su entorno y futuras condiciones de trabajo.

Conceptos necesariosa) Voltaje(unidades): Es el diferencial eléctrico entre dos cuerpos,

considerando que si ambos puntos establecen contacto de flujo de electrones ocurriría una transferencia de energía de un punto al otro, debido a que los electrones (con carga negativa) son atraídos por los protones (con carga positiva), y a su vez , cargas de igual signo se repelen. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro, su unidad de medida es el voltio. En otras palabras, lo definimos como la presión con la cual son impulsados los electrones sobre un conductor (V=J/C).

b) Circuito abierto (OFF): Es un circuito en el que no circula la corriente eléctrica, ya sea porque un interruptor detiene su flujo o simplemente porque no está conectado a la fuente de voltaje.

c) Circuito cerrado (ON): Es un circuito en el que circula la corriente eléctrica que permite a una carga o receptor aprovechar dicha corriente para cumplir un determinado trabajo (corriente eléctrica).

d) FEM (Fuerza electromotriz): Es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico.

Equipo necesario para la práctica 1 Multímetro 1 Transformador de 127/12 volts 3 Focos de 12 volts 1 tablero de conexiones Caimanes y puntas de prueba 2 Interruptores de una cuchilla 2 Interruptores de tres vías 2 fuentes de poder de C.D

IntroducciónComo ya se sabe, actualmente en nuestro entorno como en nuestra vida diaria todo lo que manejamos y/o conocemos se mueve a través de la electricidad, desde lámparas, relojes, focos, electrodomésticos, computadoras, motores, comunicación, transporte…etc. Y a su vez esta electricidad es movida a través de circuitos elementales, en estos encontramos el circuito eléctrico que es una combinación de

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componentes conectados entre sí, tales como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes, los cuales son conectados entre sí con el propósito de proporcionar una o más trayectorias cerradas que permitan la circulación de la corriente la cual es aprovechada para generar un trabajo útil. Teniendo esto en cuenta se define la estructura básica de un circuito el cual está constituida por: fuente (suministra la fuerza necesaria para impulsar los electrones libres a través de un circuito) por ejemplo una batería, conductores (sirven como conectores entre fuente y carga) los metales son buenos conductores y carga (receptor de energía que aprovecha la corriente eléctrica para cumplir un trabajo) por ejemplo un motor. Retomando la idea de la batería sabemos que esta es un generador de corriente continua (C.C.). Todas las fuentes de alimentación tienen una resistencia interna (r i). Ésta se considera conectada en serie al circuito.Como una corriente debe pasar por esta resistencia, si la fuente no está entregando corriente, la caída de voltaje en ŋ es cero, de manera que el voltaje completo Vv se aplica a las terminales de salida. Este es el voltaje a circuitos abierto, voltaje sin carga o voltaje en vacío.Si se conecta una resistencia de carga RL a la fuente, RL debe estar en serie con ri

Cuando la corriente IL circula por el circuito, la caída de voltaje interna IL ri, disminuye el voltaje VL entre las terminales a y b de la fuente, de manera que V L=VV-(ILri). Siendo este el voltaje de carga.En cuanto a medición de voltaje, el multímetro, en su función de vóltmetro, se conecta en paralelo con respecto al elemento que se desea conocer. Sus unidades son los volts (V).La finalidad de este reporte es dar a conocer aspectos fundamentales sobre el funcionamiento de un circuito, así como también conocimientos elementales referentes a la continuidad eléctrica y el voltaje, de igual manera de nombrar y dar una breve explicación de los componentes básicos de los circuitos.

DesarrolloA continuación teniendo los materiales antes mencionados contemplados, comenzamos por resolviendo algunas dudas, como por ejemplo ¿Cuál es el uso de la fuente de poder y multímetro como voltímetro? La función básica de la fuente de poder consiste en convertir el tipo de energía disponible en la toma corriente de la pared, en aquello que sea adecuado para el circuito el cual deseamos obtener un trabajo. Los valores de los voltajes varean según el circuito. Por otra parte el multímetro es el aparato eléctrico portátil que nos permite efectuar múltiples mediciones de variables eléctricas como resistencia, corriente y voltaje. Existen dos tipos de voltajes que pueden ser medidos, voltaje de corriente alterna y voltaje de corriente directa o continua. Teniendo esto explicado procedemos a armar el siguiente arreglo, tal y como se muestra en la figura 1.1 abrimos y cerramos el interruptor observando que como era de esperarse, al estar el interruptor abierto la corriente se interrumpe y por lo tanto el foco no enciende, y a cerrarlo la corriente fluye y el foco enciende, enseguida se procede a medir el voltaje de nuestro circuito, a continuación sustituimos el transformador por la fuente de C.D. de 15 volts y repetimos el procedimiento. Los resultados se muestran en la tabla 1.

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VFoco Voltaje alterna Voltaje directaInterruptor abierto 0 V 0 VInterruptor cerrado 18 V 14.96 V

Siguiendo con el proceso, alambramos el arreglo de la figura 1.2. Posterior a esto procedemos a abrir y cerrar los interruptores alternativamente, a continuación sustituimos el transformador por la fuente de C.D. de 15 volts y repetimos el procedimiento, y concluimos en que se debe de tener ambos interruptores cerrados para que por nuestro circuito circule la corriente eléctrica y prenda el foco de nuestro circuito, los resultados de la medición de voltaje de este se muestra en la tabla 2.

Interruptor 1 Interruptor 2 Voltaje directo Voltaje alterno

Abierto Abierto 0 V 0 V

Abierto Cerrado 0 V 0 V

Figura 1.1

Tabla 1 “Resultados de voltaje”

Figura 2.1

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Cerrado Abierto 0 V 0 V

Cerrado Cerrado 14.66 V 8.68 V

Alambramos el arreglo de la figura 1.3, una vez realizada esta acción abrimos y cerramos los interruptores alternativamente, a continuación sustituimos el transformador por la fuente de C.D. de 15 volts y repetimos el procedimiento, medimos el voltaje de estos, y los resultados se muestran en la tabla 3. De este se observa que solo se debe tener un interruptor cerrado para que nuestro circuito funcione y encienda nuestro foco que se encuentra en el circuito.

Interruptor 1 Interruptor 2 Voltaje directo Voltaje alterno

Abierto Abierto 0 V 0 V

Abierto Cerrado 18.92 V 14.41 V

Cerrado Abierto 18.90 V 14.84 V

Cerrado Cerrado 18.94 V 14.84 V

Ahora agregamos un foco a cada interruptor, como se muestra en la figura 1.4 repetimos los procesos abrimos y cerramos los interruptores alternativamente, a continuación sustituimos el transformador por la fuente de C.D. de 15 volts y repetimos el procedimiento, medimos el voltaje de estos, y los resultados se muestran en la tabla 4. De este se observa que solo se debe tener un interruptor cerrado para que nuestro circuito funcione y encienda nuestro foco que se encuentra en el circuito.

Tabla 2”Resultados de

Figura 1.3

Tabla 3”Resultados de

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Interruptor 1 Interruptor 2 Voltaje directo Voltaje alterno

Abierto Abierto 0 V 0 V

Abierto Cerrado 11.14 V 9.1 V

Cerrado Abierto 11.14 V 9.1 V

Cerrado Cerrado 18.11 V 14.93 V

Continuando con la práctica alambramos el siguiente circuito, como se muestra en la figura 1.5. Posterior a esto sustituimos el transformador por una fuente de C.D. de 15 volts y repetimos el procedimiento. Los resultados se muestran en la tabla 5.

Foco(OFF/ON) Interruptor 1 Interruptor 2

Posición 1 Encendido Apagado

Figura 1.4

Tabla 4”Resultados de voltaje”

Figura 1.5

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Posición 2 Apagado Encendido

Ya para concluir medimos 10 volts en vacío en la fuente 1, y 5 volts en vacío en la fuente 2, aramos el circuito de la figura 1.6, y al hacer la medición entre los puntos a y b podemos cerciorarnos que la suma de ambas fuentes nos da como resultado 15 volts, como era de esperarse.

Cuestionario final

1. Diga que es un circuito eléctrico: Combinación de componentes conectados entre sí de manera que proporcionan una o más trayectorias cerradas que permiten la circula de la corriente y el aprovechamiento para la realización de un trabajo útil.

2. ¿Existe diferencia entre el voltaje medido en vacio con respecto al medido con carga? Si hay diferencia, tomando en cuenta que en vacío el voltaje era nulo y con carga si existía voltaje.

3. Explique su respuesta a la pregunta anterior: en un circuito medido al vacío no va a existir flujo de voltaje por que no existe tal voltaje.

4. ¿Cómo se conecta un multímetro para medir voltaje? En nuestra práctica, el multímetro cuenta con un par de cables que van conectados a cada uno de los dos extremos del foco, se conecta en el multímetro los cables rojo con rojo y negro con negro, y ajustamos de modo que la lectura en pantalla sea la que deseamos en nuestro caso fue en alterna y directa. El resultado obtenido se da en volts.

5. Diga que es un circuito abierto: Es un circuito en el que no circula corriente eléctrica ya que está interrumpido o no conectado a la fuente.

Tabla 5 “Resultados de OFF/ON”

Figura 1.6

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6. Diga que es un circuito cerrado: Es un circuito en el que circula corriente eléctrica transformándola en trabajo útil.

7. Investiga las características de un circuito conectado en

a) Serie: Estos se encuentran conectados de manera simultánea o uno después de otro sin interrumpir la corriente.

b) Paralelo: Se hacen conexiones variadamente, con interruptores que no necesariamente tienen que estar antes que otro, sino que pueden estar conectados al mismo tiempo a la misma alturasobre la misma línea, pero al término del circuito debe de haber un componente que los vuelva a unir y los haga uno.

8. En el punto 17 ¿Varía él voltaje en el foco 1 al cambiar la posición de los interruptores? Si hay una variación de voltaje, esto se debe que no ser de alto voltaje nuestro generador, el voltaje se distribuye y al tener un interruptor abierto y el otro cerrado el voltaje es de 11.14 V y al tener los dos interruptores cerrados esta sube hasta los 18.11 V.

9. Menciona alguna aplicación de un interruptor de 3 vías: Estas se utilizan cuando se quiere controlar varios circuitos desde un mismo sitio, por ejemplo con un par de conectores en el mismo lugar y colocados estratégicamente podemos prender y apagar la luz, un ventilador…etc. Conectados a un mismo circuito.

10. ¿Qué ventaja se obtiene de conectar fuentes en serie?: El voltaje no se ve afectado en ausencia de un interruptor y esto nos ayuda puesto que no tenemos que preocuparnos por el nivel o la medida de voltaje que llega en la salida y si éste será diferente al de entrada.

11. ¿Cuál es el propósito de conectar fuentes en paralelo?: Independencia en los conectores e interruptores, si uno se ve afectado, no será así para los demás.

Aplicaciones

Su aplicación se da en una instalación eléctrica por ejemplo:

1.- La fuente de energía, el transformador del poste de la compañía de luz. 

2.- El circuito, los cables de tu casa. 

3.- Las cargas resistivas (porque son resistencias), los focos y las parrillas que usas, así como tu cafetera. 

4.- Las cargas inductivas (porque usan motores y receptores como antena), El motor del refri, el horno de 5.- Los interruptores ("apagadores"), son para interrumpir el cierre del circuito o deje de circular corriente.

6.- Tu caja de "pastillas" ó "breaker", son interruptores térmicos y magnéticos que te protegen cuando sobrecargas con muchos aparatos tu instalación porque se accionan (interrumpen).

7.- Tu caja de fusibles.

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8.- Todos los aparatos eléctricos o electrónicos, de audio video, videojuegos funcionan con estos.

Conclusiones

En la práctica pudimos observar el comportamiento de los circuitos eléctricos así como su funcionamiento según su alambrado, dándole así la utilidad que se requiera en la vida cotidiana y laboral, siendo de gran importancia para aprender a comprender cualquier circuito que se nos presente, siendo participes del nuestro crecimiento integro y superación laboral, siendo así más competentes.

Bibliografía:

[1] Hans C. Ohanian, John T. Market, Física para ingeniería y ciencias McGraw-hill.

[2] Ing. Norma Soto, Ing Noé Gonzalez, Apuntes de prácticas de electricidad y magnetismo, FES Aragón 2009.