Circuitos Serie Paralelo

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

CIRCUTOS CON RESISTENCIAS ELÉCTRICAS EN SERIE Y EN PARALEO. CASO LÍNEAL.

Guías de Prácticas de Laboratorio

Codificación: LAF-G-305

Número de Páginas:

12

Revisión No.: 0

Fecha Emisión:07/11/30

Laboratorio de: FISICA Electricidad y Magnetismo

Titulo de la Práctica de Laboratorio: CIRCUTOS CD CON RESISTENCIAS ELÉCTRICAS EN SERIE( Divisor de Voltaje) Y EN PARALEO( Divisor de Corriente) . CASO LÍNEAL.

Elaborado por:

ESPERANZA ALVAREZ G

Revisado por:

Jesus Adalberto Mappe Bautista Docente

Aprobado por:

JAIRO BAUTISTA MESA

Director Departamento de Física

Departamento de Física.Tel: 6 500 000 ext 1523fí[email protected]

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El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 1 de 13

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Control de Cambios

Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisiónGuía de práctica de laboratorio

inicial0 30/11/07

Porcentajes de Evaluación 1 30/06/10Revisión General 1 07/06/12




1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Departamento de Física

2. PROGRAMA: Ingeniería Mecatrónica, Telecomunicaciones Civil, Industrial.

3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física: Electricidad y Magnetismo

4. SEMESTRE: Tercero, Cuarto.

5. OBJETIVOS:

Que el estudiante al medir la tensión y corriente eléctrica en resistencias óhmicas conectadas a una fuente de tensión DC, pueda:

De acuerdo a la distribución geométrica de las resistencias, describir como se distribuye los valores de la tensión y la corriente en cada resistencia.

A partir de valores de corriente y tensión obtenidos verificar que en serie la corriente es la misma y que la distribución de tensiones se explica a partir de la ley de conservación de energía para el campo eléctrico conservativo.

A partir de valores de corriente y tensión obtenidos verificar que en paralelo la tensión es la misma y la distribución de corrientes se explica a partir de la ley de conservación de la carga eléctrica.

A partir de la definición de resistencia y los de valores de corriente y tensión con resistencias en serie y en paralelo verificar la expresión de resistencia equivalente en serie y la resistencia equivalente en paralelo.

A través de resistencias en serie reconocer como se obtiene un divisor de tensión y a través de resistencias en paralelo como se obtiene un divisor de corriente.

Adquirir habilidad en la medición de cantidades eléctricas, como tensión, corriente y resistencia, y en el diseño y montaje de circuitos en serie y en paralelo.




6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR:

El estudiante estará en capacidad de:

Plantear, analizar y resolver problemas de circuitos de resistencias en serie y paralelo, mediante la utilización de métodos numéricos, analíticos y experimentales. Identificar los elementos conceptuales esenciales en la conexión de circuitos en serie y paralelo. Verificar el ajuste de modelos conservación de carga y de energía en los circuitos de resistencias su dominio de validez. Aplicar los modelos de la Física a la realización e interpretación de experimentos con circuitos. Demostrar una comprensión del concepto de de conservación de carga y energía eléctrica en circuitos de resistencias. Describir y explicar fenómenos eléctricos y su aplicación técnica en términos y conceptos de los principios de la electricidad. Sintetizar la solución de estos montajes particulares, extrapolándolos hacia los principios de la Física de circuitos eléctricos con resistencias. Demostrar habilidad y destreza para el montaje de combinación de circuitos con resistencias. Demostrar hábitos de trabajo necesarios para el desarrollo de la profesión tales como el trabajo en equipo, el rigor científico, el autoaprendizaje y la persistencia. Socializar y argumentar los resultados de su trabajo experimental.

7. MARCO TEORICO:

1. ¿Qué es una resistencia lineal o común mente llamada óhmica?.2. Describa y explique a partir de la ley de conservación de carga como se distribuye la corriente en las resistencias en paralelo en un circuito de corriente directa (DC). 3. Describa y explique a partir de la ley de conservación de energía eléctrica y el concepto de potencial eléctrico, como se distribuye la tensión en las resistencias en serie en un circuito(DC). 4. A partir de la ley de conservación de carga y de energía eléctrica hallar laEl uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en

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expresión para la resistencia equivalente en serie y para la resistencia equivalente en paralelo.

8. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS:

Resistencias con valores de 1 K2 K, 5 K y 10 K, fuente de tensión variable de 1 a 20 VDC (20 W), multímetro, interruptores de 2 posiciones, tablero para conexiones de prueba con resistencias comerciales, cables de conexión.

9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR :

La conexión inadecuada de los instrumentos de mediciones eléctrica y la escogencia inadecuada de escalas pueden ocasionar el daño de los medidores, es necesario tener presentes las recomendaciones pertinentes de conexión y de escalas para cada instrumento específico. Para proteger los metros y los elementos de circuito utilizar siempre interruptores. Conocer las especificaciones de corriente máxima para las fuentes y potencia máxima para resistencias.

10.CAMPO DE APLICACIÓN: La resistencia eléctrica lineal u óhmica constituye junto con el capacitor y la inductancia uno de los tres dispositivos pasivos fundamentales bipolares de la arquitectura del hardware creado tanto en la Ingeniería Electrónica como en la Eléctrica.

Así por lo tanto en Ingeniería Electrónica se utiliza en campos fundamentales como las comunicaciones, el almacenamiento de información y la conmutación electrónica. Esto se traduce específicamente en la fabricación de unidades para la emisión, la propagación y la detección de radiación en comunicaciones, en la fabricación de unidades de memoria y procesadores para ordenadores lógicos en la computación moderna. También en estructuras mas complejas basadas en las anteriores, como lo son sistemas de supervisión y control, la robótica y la inteligencia artificial. En nuestro entorno cotidiano los ejemplos van desde los celulares a las antenas satelitales, el horno microondas, la radio y la televisión, las memorias USB, las calculadoras personales y los PC. A nivel industrial desde las líneas con automatización de bajo nivel hasta las líneas de procesamiento con tecnología robótica.




En la Ingeniería Eléctrica es elemento fundamental en la arquitectura de alta potencia de los generadores de energía eléctrica que van desde los grandes dínamos de las hidroeléctricas y termoeléctricas hasta los alternadores de unidades móviles. A su vez en su utilización en la transmisión de energía eléctrica a través de las líneas de alta tensión y de las subestaciones, para su transformación final a tensión de red eléctrica doméstica e industrial. Esto se ve fácilmente en nuestro entorno cotidiano en las redes externas e internas de nuestra vivienda. Finalmente esta arquitectura Eléctrica y Electrónica soporta la arquitectura de otras Ingenierías como son la Mecánica, la Mecatrónica, la Civil, la Industrial y la de Sistemas. Esto se ve en nuestro entorno desde los automóviles, cajeros automáticos hasta las plantas de la pequeña a la gran industria.

Hazte las siguientes preguntas. ¿Cuánta tecnología de tu alrededor deja de funcionar cuando se va la luz eléctrica?¿Cuánta falta te hace?.

11.PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES:

PARTE UNO CIRCUITOS DC CON RESISTENCIAS EN SERIE.

Verifique con el ohmímetro la conductividad, o continuidad, de los cables y del tablero,de conexiones, (o protoboard), suministrados para la práctica. Mida con el ohmímetro el valor de las resistencias suministradas para la práctica y registre su valor. Verifique su proximidad al valor nominal. Sobre el protoboard conecte las resistencias a la fuente de tensión de acuerdo al circuito de la figura 1, manteniendo el interruptor “s” abierto.

Figura 1.El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en


s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem



Después de montado el circuito cierre el interruptor “s” y mida la tensión en cada resistencia. Para esto coloque el voltímetro en la mayor escala y conecte

el voltímetro en paralelo en cada resistencia R, como se muestra en la figura 2. El “diagrama de circuito” que representa la conexión del voltímetro para medir la tensión aparece en la figura 3. Mida la tensión el fuente fem.

De acuerdo a la lectura obtenida, analice y halle cual sería la menor escala del voltímetro que se podría utilizar para esta medida en cada resistencia.

Mida la tensión de varias resistencias como la figura 4, por ejemplo entre los puntos C y F, Verifique que la tensión total VC-F, de ellas corresponde a la suma de tensiones de las resistencias entre estos puntos. VCF = VCD+VDE+VEF. Repita este proceso con otros ejemplos, para varias configuraciones de dos resistencias, tres, cuatro y cinco resistencias.

Figura 2. Figura 3.


s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

VR

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

VR

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

VR VR



Figura 4.

Manteniendo la configuración del circuito de la figura 1, mida la corriente de cada resistencia. Para ello con el interruptor “s” abierto, coloque el Amperímetro en la escala más alta y conecte el amperímetro EN SERIE, como en la figura 5. El “diagrama de circuito” que representa la conexión del Amperímetro para medir la corriente aparece en la figura 6.

Para medir la corriente en un punto vale la pena resaltar que conectar en serie el amperímetro significa ABRIR el circuito en ese punto. Ver la figura 6.. Esto se puede describir diciendo que se desconecta el circuito en ese punto. Luego

de abierto o desconectado el circuito en el punto, se CIERRA el circuito con el amperímetro o en otras palabras se conecta el circuito con el amperímetro. Algunas veces se dice que se hace puente con el amperímetro para cerrar el circuito. Así se obtiene que la corriente del punto pase a través del amperímetro

Después de que el profesor verifique que la conexión es correcta cierre el interruptor y lea la medición del amperímetro.

De acuerdo a la lectura obtenida, analice y halle cual sería la menor escala del amperímetro que se podría utilizar para esta medida.El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en


s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

VC-F

F

C

A B

D E

VCD

VDE VEF

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

VC-F VC-F VC-F

F

C

A B

D E

VCD

VDE VEF



Figura 5. Figura 6.

En la escala seleccionada mida la corriente en todos los puntos de A a F, Compare las mediciones obtenidas y explique el resultado. A partir de lo valores de tensión y corriente medidos calcule el valor de cada resistencia. Repita el cálculo para hallar el valor de la resistencia en los puntos AB, AC,

AD,…etc. Como se relacionan estos cálculos con el valor de las resistencias? ¿Que es un divisor de tensión, (o de voltaje), y como puede obtenerse de

acuerdo al montaje desarrollado y los resultados obtenidos?

PARTE DOS. CIRCUITOS DC CON RESISTENCIAS EN PARALELO.

Sobre el protoboard conecte las resistencias a la fuente de tensión de acuerdo al circuito de la figura 7, manteniendo el interruptor “s” abierto.


s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

F

C

A B

D E

AR

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

F

C

A B

D E

AR

s1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

1 K 2 K

2 K 10 K

5 Kfem

F

C

A B

D E

AR AR



Figura 7.

Después de montado el circuito cierre el interruptor “s” y mida la tensión en cada resistencia. Para esto coloque el voltímetro en la mayor escala y conecte

el voltímetro en paralelo en cada resistencia R, como se muestra en la figura 8. El “diagrama de circuito” que representa la conexión del voltímetro para medir la tensión aparece en la figura 9.

Mida la tensión de la fuente (fem). De acuerdo a la lectura obtenida, analice y halle cual sería la menor escala del voltímetro que se podría utilizar para esta medida en cada resistencia.

Figura 8. Figura 9.El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en


2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s

A B C D E F

G H I J K L

VCI

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s

A B C D E F

G H I J K L

VCI

A B C D E F

G H I J K L

VCI



Manteniendo la configuración del circuito de la figura 7, mida la corriente de cada resistencia. Para ello con el interruptor “s” abierto, coloque el

Amperímetro en la escala más alta y conecte el amperímetro EN SERIE con cada resistencia, como en la figura 10.

Figura 10 Figura 11.

El “diagrama de circuito” que representa la conexión del Amperímetro para medir la corriente aparece en la figura 11.

Para medir la corriente en un punto vale la pena resaltar que conectar en serie el amperímetro significa ABRIR el circuito en ese punto. Ver la figura 10.. Esto se puede describir diciendo que se desconecta el circuito en ese punto. Luego de abierto o desconectado el circuito en el punto, se CIERRA el circuito con el amperímetro o en otras palabras se conecta el circuito con el amperímetro. Algunas veces se dice que se hace puente con el amperímetro para cerrar el circuito. Así se obtiene que la corriente del punto pase a través del amperímetro.


2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s

A B C D E F

G H I J K L

ACI

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

s

A B C D E F

G H I J K L

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2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

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A B C D E F

G H I J K L

2 K 10 K5K 5 K1 K

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s2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

2 K 10 K5K 5 K1 K

fem

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A B C D E F

G H I J K L

ACI ACI



Después de que el profesor verifique que la conexión es correcta cierre el interruptor y lea la medición del amperímetro. De acuerdo a la lectura obtenida, analice y halle cual sería la menor escala del amperímetro que se podría utilizar para esta medida. Mida la corriente en todos los puntos de G a L, Compare las mediciones obtenidas y explique el resultado. A partir de lo valores de tensión y corriente medidos calcule el valor de cada resistencia. Repita el cálculo para hallar el valor de la resistencia en los puntos BH, CI, DJ,…EK, FL. Como se relacionan estos cálculos con el valor de las resistencias? ¿Qué es un divisor de CORRIENTE, y como puede obtenerse de acuerdo al montaje desarrollado y los resultados obtenidos?.

12.RESULTADOS ESPERADOS:

Se espera que el estudiante a partir de la medición para los problemas propuestos verifique el valor de las corrientes y de las tensiones predicho por las leyes de conservación de carga y energía eléctrica para circuitos con arreglos de resistencias en serie y paralelo.

13.CRITERIOS DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA

Cada práctica se evaluará de la siguiente forma:

20%

Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz.

80%

Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones.

Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero.




La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte.

14.BIBLIOGRAFIA:

SEARS, zemansky, Young Física universitaria, Volumen 2. Pearson, Addison Wesley. Undécima edición. 2004. SERWAY Raymond, Jewett John. Física para ciencias e ingeniería. Volumen 2. Thomson editores, sexta edición. 2005. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campoelectricofuerza/fuerza.htm


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campoelectricofuerza/fuerza.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campoelectricofuerza/fuerza.htm

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