“Año de la diversificación productiva y del fortalecimiento de la educación”

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú, decana de América

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICASESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA

Segundo informe de Física

Tema: Circuitos eléctricos

Alumnos:

Rivera Poma, María de Fátima 14100106

Torres Roncal, Luis Alberto Alexis 15100110

Guarnizo Bejarano Paul Orlando 15100033

Espinoza Huamán Koralí 15100113

Tapia Robles, Diego Enrique Matheus 14100108

Ciclo II- 2015

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Docente:Huayta Puma Jorge

Fecha de experimentación:

Miércoles 23 de septiembre, de 12m-2pm

Ciclo:

Lima, 23 de septiembre del 2015

Índice

I. Objetivos 3

II. Materiales y Equipos 4

III. Marco Teórico 11

IV. Procedimiento 15

V. Conclusiones 21

VI. Cuestionario 22

VII. Bibliografía 25

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CIRCUITOS ELECTRICOS

I. OBJETIVOS:

- Aprender el correcto “armado” de un circuito eléctrico, respetando la máxima corriente que puede soportar la fuente y respetando la correcta polaridad de los elementos del circuito.

- Aprender con fines de medición, a colocar los voltímetros y amperímetros en la posición adecuada dentro de los circuitos, teniendo en cuenta el modo y la escala correspondiente.

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II. MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES

1. FUENTE DE ALIMENTACION

ESCALA:

0 – 20V

Es la encargada de suministrar energía eléctrica a los distintos elementos que componen nuestro sistema

Este dispositivo convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conectan.

Este proceso se da primeramente con una reducción del voltaje de la corriente directa (mediante un transformador) y posteriormente convierte la corriente eléctrica en continua (con un puente de diodos) para finalmente filtrarla (mediante condensadores electrolíticos).

2. VOLTIMETRO

4

SIMBOLIZACION:

ESCALA SENSIBILIDAD0 – 3V 0,1 V0 – 10V 0,2 V0 – 15V 0,5 V

Se llama voltímetro al dispositivo que permite realizar la medición de la diferencia de potencial o tensión que existe entre dos puntos pertenecientes a un circuito eléctrico.

Los voltímetros tienen que contar con una resistencia eléctrica elevada para que, al ser conectados al circuito para realizar la medición, no generen un consumo que lleve a medir la tensión de manera errónea.

El voltímetro usado en el laboratorio se usa para medir usualmente diferencias de potencial de corriente continua o directa (CD) por lo tanto al utilizarlos hay que observar la polaridad pues posee terminales positivos y negativo.

3. MULTITESTER O MULTIPROBADOR

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MODO OHMIMETRO:

ESCALA SENSIBILIDADx10 2Ω

x100 20Ωx1K 200Ω

MODO AMPERIMETRO:

ESCALA SENSIBILIDAD500mA 10mA50mA 1mA500µm 0,02mA

MODO VOLTIMETRO:

ESCALA SENSIBILIDAD10V 0,2V50V 1V

250V 5V1000V 20V

MARCA: UTUSTOOLS

Es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o/y pasivas como resistencias, capacidades y otras.

Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

Este multitester puede medir:

La diferencia de potencial o voltaje alterno (ACV) de fuentes de alimentación con salida alterna o porciones de ramales de circuitos alimentados con voltaje alterno.

La diferencia de potencial o voltaje directo (DCV) o continuo de fuentes de alimentación con salidas continuas o ramales de circuitos alimentados con voltaje continuo (caída de tensión)

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La intensidad de corriente eléctrica de ramales de circuitos tanto de corriente alterna como directa.

El ohmiaje de las resistencias presentes en un circuito y por ende la continuidad (resistencia cero) en un ramal de circuito.

4. REOSTATO O RESISTENCIA VARIABLE

SIMBOLIZACION:

Es el dispositivo de un circuito eléctrico que permite modificar su resistencia. A través del movimiento de un cursor o de un eje, el reóstato permite variar el nivel de la corriente.

El reóstato regula la intensidad de la corriente, controlando la energía que pasa a la carga. Suelen emplearse en aquellos procesos que necesitan variar la resistencia y controlar la intensidad de la corriente eléctrica

Puede decirse que el reóstato es una resistencia variable que cuenta con dos contactos. La resistencia tiene como misión resistir el flujo eléctrico: a mayor resistencia, la corriente circulará más lento en el circuito. El reóstato, al tener la capacidad de disminuir o incrementar la resistencia, posibilita modificar el nivel de corriente que fluye por el circuito eléctrico. Para cumplir con su tarea, los reóstatos suelen contar con carbono u otro elemento aislante y con un control deslizante.

5. RESISTENCIAS DE CERAMICA

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Son componentes electrónicos que proveen de cantidades determinadas de resistencia a una corriente eléctrica en circuitos electrónicos.

Para poder encontrar el valor de la resistencia se utiliza el instrumento llamado ohmímetro.

Estas resistencias pueden ser fijas o variables:

Resistencias fijas: Son las que presentan un valor óhmico que no podemos modificar. Su representación es la siguiente:

Resistencias variables: Son las que presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante. Su representación es la siguiente:

INTERPRETACIÓN DEL CÓDIGO DE COLORES:

Las resistencias llevan grabadas unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen.

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En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerándolos a partir de un extremo y en dirección al centro, indican el valor óhmico de este componente.

El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la segunda cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indican la tolerancia (se le puede identificar siendo el color plateado o dorado comúnmente).

Se debe tener la precaución de no leer los códigos al revés. Estas lecturas suelen dar unos valores incoherentes.

6. CABLES DE CONEXION

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Es aquél cuyo propósito es conducir electricidad. Suele estar fabricado de cobre (por su nivel de conductividad) o aluminio (que resulta más económico que el cobre).

Estos cables están compuestos por el conductor (el elemento formado por uno o más hilos que conducen la corriente eléctrica), el aislamiento (que recubre el conductor para que la corriente eléctrica no circule fuera del cable), la capa de relleno (un material aislante que permite conservar la forma circular del conjunto) y la cubierta (los materiales que protegen al cable).

Estos cables poseen variaciones en sus terminales dependiendo de la fuente a la que se quiera conectar, teniendo formas: gancho, banana, etc.

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III. MARCO TEÓRICO:

CIRCUITOS ELECTRICOS

Se conoce con el nombre de circuito eléctrico a todo conjunto formado por resistencias, bobinas, condensadores, trasformadores, generadores, etc. conectados entre sí y en los cuales se produce excitación de tensión, corriente, etc., y se origina una respuesta de tensión, corriente, etc.

TIPOS DE CIRCUITOS

1. CIRCUITOS EN SERIE

En un circuito la corriente fluye sin interrupciones; el circuito puede contener secciones o componentes individuales conectados en serie o en paralelo. En el circuito en serie los componentes están unidos uno a otro, como cuando formamos un circuito tomados de la mano. Los componentes en paralelo se unen transversalmente.

La electricidad fluye solo en una dirección cuando se trata de un circuito en serie. Si se retira un componente, el circuito se pierde y ya no fluye la electricidad.

1.1 Corriente en un circuito en serie.

En la figura, la corriente de la batería I T circula a través de la primera resistencia R1, de la segunda R2 y de la tercera R3. En este tipo de circuitos, si circula 1ª de corriente a través de R1, también circulará 1ª de corriente a través de R2 y de R3. En forma simbólica la fórmula para la corriente es un circuito e serie es:

1.2 Medida de la corriente en un circuito en Serie

La corriente de un circuito en serie se puede medir insertando un amperímetro en serie Ya que solamente hay una trayectoria para la corriente, puede interrumpirse cualquier parte del circuito para colocar el amperímetro. ; El amperímetro indicara el

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mismo valor de la corriente en cualquiera de las posiciones indicada en los diagramas de (a) al (d)

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1.3 Resistencia en un circuito en serie

La resistencia total en un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias individuales en el circuito.

1.4 Medida de voltaje en circuitos en serie:

El voltaje total de un circuito en serie debe medirse entre los terminales de la fuente de voltaje, como se indica en la siguiente figura:

Los voltajes de las resistencias en serie se mide fácilmente; la conexiones correctas para a corriente se puede ver en las siguiente figura.

El procedimiento es, primero determinar la función correcta, rango y polaridad. Luego tocar, mediante los conductores del aparato de medida, los dos puntos donde hay que medir el voltaje. Lo voltímetros tienen una resistencia interna muy alta, tan alta que, al conectarlo a un circuito, no hay efecto apreciable sobre la mayoría de circuitos.

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2. CIRCUITOS EN PARALELO

En un circuito en paralelo cada resistencia está conectada a su propio circuito; por eso si se retira un ala electricidad continua fluyendo. Los circuitos en paralelo son circuitos de carga múltiple que tiene más de una trayectoria para la corriente. Cada diferente trayectoria para la corriente se llama rama. Por ejemplo en circuito de la siguiente figura tiene 3 ramas.

Cada rama tiene su propia carga y cada rama es independiente de toda la demás.

2.1Corriente en circuitos en paralelo

La relación de corriente para un circuito en paralelo es como sigue:

Dicho de otro modo, la corriente total es igual a la suma de las corrientes en las ramas individuales. La siguiente figura muestra todos los lugares en donde se puede colocar un amperímetro para medir la corriente en un circuito en paralelo. La corriente que se está midiendo en cada lugar se indica dentro del símbolo del amperímetro.

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2.2. Resistencia

La resistencia equivalente de resistores en paralelo es siempre menos que la resistencia total en el arreglo.

Y el reciproco de la resistencia total es equivalente s igual a la suma de los recíprocos de las resistencias de los resistores individuales, esto se puede expresar de la siguiente manera:

2.3 Voltaje en un circuito en paralelo

Todos los voltajes en un circuito en paralelo son el mismo. En otras palabras, el voltaje de la fuente aparece en los extremos de cada rama de un circuito en paralelo. En la siguiente figura (a) cada voltímetro indicara el mismo voltaje. Reordenando el circuito (a) obtenemos el circuito (b); en la figura (b) es más fácil ver que cada rama del circuito mostrado recibe el voltaje total de la batería.

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IV. PROCEDIMIENTO:

1. Arme el siguiente circuito. No lo conecte todavía a la red eléctrica.

Colocamos todos los instrumentos a usar (fuente, reóstato, resistencia, cables, multitester y voltímetro) a una distancia lo más espaciosa que podamos para un mayor visualización del circuito.

Colocamos los cables con extremo gancho en los polos de la fuente (rojo-positivo y negro-negativo).

El polo negativo que sale de la fuente lo enganchamos a un extremo del reóstato, luego conectamos otro cable que salga del mismo extremo mencionado hacia un extremo de la resistencia.

Completamos la ruta del polo negativo pasando por la resistencia con un cable extra conectando el otro extremo de la resistencia al polo correspondiente en el multitester.

Siguiendo la “ruta” de uno de los cables que salen de la fuente (supongamos el negativo) nos aseguramos que llegue con ese mismo signo al multitester.

El otro cable que sale de la fuente (seria el positivo) lo llevamos al otro extremo del reóstato.

Con otro cable conectamos ese mismo extremo del reóstato con el otro polo del multitester (positivo).

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El circuito terminado les quedará así:

2. Antes de encender la fuente de alimentación, avise al profesor cuando haya terminado para que, verifique el circuito. Procede a conectar la fuente de alimentación a 220V o 110V según sea el caso.

3. Selección una resistencia del tablero de resistencias y coloque el cursor del reóstato a un valor máximo entonces observe las lecturas de la intensidad de corriente y del voltaje (diferencia de potencial), utilizando los instrumentos correspondientes. Llene la tabla I.

Seleccionamos nuestra primera resistencia.

Cuyo valor es de:

Naranja Negro Marrón Dorado1era cifra significativa 2da cifra significativa Multiplicador tolerancia

3 0 10 ±5%

R1=(300 ±15)ΩLas lecturas en el amperímetro y el multitester fueron:

V = 8V

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I = 26mA4. Seleccione los otros valores del tablero y proceda del mismo modo que

en el paso 3. Llene la tabla I.

Con las demás resistencias:

Llenamos la Tabla I:

Medida R1 R2 R3

R (300 ± 15) Ω (280 ± 14) Ω (130 ± 6,5) ΩV (8 ± 0,1) V (8,2 ± 0,1) V (8,2 ± 0,1) VI (26 ± 0,5) mA (35 ± 0,5) mA (52 ± 5) mA

5. Solo si es necesario antes de cada toma varíe el valor de la resistencia en el reóstato. Pero nunca lo coloque en resistencia cero.

6. Arme el siguiente circuito (fig. 6.) con resistencias en paralelo. No conecte todavía la red eléctrica.

Siguiendo los mismos pasos que en el paso 1, armamos ahora un circuito pero en paralelo.

Y para medir su diferencia de potencial y/o el voltaje se tiene que colocar el multitester a lado de cada resistencia a medir, es decir abrir y cerrar el circuito en cada momento para la medición.

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El circuito resultó así:

7. Antes de encender la fuente de alimentación avise al profesor cuando haya terminado para que verifique el circuito. Proceda a conectar la fuente de alimentación de 220V o 110V, según sea el caso.

8. Seleccione una resistencia del tablero y mida la corriente que pasa por ella, así como su voltaje. Utilice los instrumentos correspondientes. Complete la tabla II.

9. Seleccione los otros valores del tablero y proceda del mismo modo que en el paso 8.Complete la tabla II.

Con los valores medidos se obtuvieron los siguientes resultados. Tabla II

Medidas R1 R2 R3

R (300 ± 15) Ω (280 ± 14) Ω (130 ± 6,5) ΩV (25 ± 0,5) mA (30 ± 0,5) mA (60 ± 5) mAI (8 ± 0,1) V (7,4 ± 0,1) V (7,8 ± 0,1) V

10.Arme el siguiente circuito (fig. 7) con tres resistencias en serie (las de menor valor). No conecte todavía a la red eléctrica.

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En este circuito tenemos que poner las tres resistencias en serie, poniéndolas una tras otras mediante los cables.Conseguiremos un circuito como éste:

11.Antes de encender la fuente de alimentación avise al profesor cuando haya terminado para que verifique el circuito. Proceda a conectar la fuente de alimentación a 220 V o 110 V según sea el caso.

12.Seleccionamos una resistencia del tablero y empezamos a medir su voltaje e intensidad de corriente. Utilice los instrumentos correspondientes y complete la tabla III.

Hacemos eso para cada resistencia de una forma parecida a lo anterior.

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13.Seleccionamos las otras resistencias y procedemos a llenar la tabla III.

Medidas R1 R2 R3

R (300 ± 15) Ω (280 ± 14) Ω (130 ± 6,5) ΩV (5 ± 0,1) V (2 ± 0,05) V (1,5 ± 0,05) VI (13 ± 0,5) mA (13 ± 0,5)mA (13 ± 0,5) mA

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V. CONCLUSIONES:

El valor de la intensidad de corriente en una conexión en serie es la misma en todo el circuito.

La intensidad de corriente se reparte cuando existe un nudo en el circuito eléctrico.

En un circuito en paralelo, la distribución de la intensidad de corriente eléctrica es inversamente proporcional al valor de la resistencia de dicho tramo.

El voltaje es constante en una conexión de resistencias en paralelo, las cuales estén conectadas a una misma fuente.

El valor del voltaje medido a cada resistencia en serie es distinto en cada caso.

En un circuito en serie, el valor de la diferencia de potenciales es directamente proporcional con el valor de la resistencia.

Las resistencias usadas tienen un comportamiento muy cercano a lo que sería las resistencias óhmicas.

A menor valor de la resistencia mayor es el paso de corriente eléctrica, es decir tienen un comportamiento inversamente proporcional.

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VI. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué cree que es útil la presencia del reóstato en el circuito eléctrico?

Es importante ya que fue capaz de soportar las diferentes tensiones y corrientes y también ayudó en la variación de la resistencia.

2. ¿Cuál es la escala que utilizó en el voltímetro?

La escala usada para hallar en el voltímetro es el voltio (V), en este caso fue de 0 a 3V y de 0 a 10V.

3. ¿Cuál es la escala que utilizó con el amperímetro?

La escala usada para hallar en el amperímetro es el amperio (A), y en nuestro caso, la escala usada fue de o a 500mA.

4. ¿Cuál es el modo y la escala que utilizó con el Multitester?

Las escalas del Multitester pueden varias dependiendo de la medición que se va a realizar. El esta práctica usamos el Multitester con la función de amperímetro, con la escala en 500mA o 0,5.

5. Haga un dibujo real del circuito de la figura 5 y compárelo con él.

6. ¿Cree que existe alguna relación entre los valores de R, V e I de la tabla. Si su respuesta es sí?, ¿Cuál es esa relación?

Sí existe una relación, y es la llamada Ley de Ohm: V = IR, donde la intensidad de corriente que circula por un resistor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia del resistor.

7. Haga un dibujo real del circuito de la figura 6 y compárelo con él.

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8. ¿Cuál es la relación que existe entre las corrientes y los voltajes obtenidos para cada una de las resistencias de la tabla II?

Para la R1:IV

=25 mA8V

=3,125mAV

Para la R2:IV

=30 mA7,4 V

=4,054mAV

Para la R3

IV

=60 mA7,8 V

=7,692mAV

9. Haga un dibujo real del circuito de la figura 7 y compárelo con él.

10. ¿Cuál es la relación que existe entre las corrientes y los voltajes obtenidos para cada una de las resistencias en la tabla III?

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Para R1

IV

=13 mA5

=2,6mAV

Para R2

IV

=13 mA20 V

=0,65mAV

Para R3

IV

=13 mA1,5 V

=8,7mAV

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VII. BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAPHYA. J. Jerry D. Wilson (2003), Fisica (pág. 602). México: Pearson Education.

G. M. Paul Allen Tipler (2007), Física para la ciencia y la tecnología, Volumen 2 (pág. 605). Barcelona: Editorial Reverté.

Campomanes, J. G. (2000). Circuitos eléctricos (pág. 3) Oviedo: Universidad de Oviedo.

Fowler, R. J. (1994). Electricidad: Principios y aplicaciones. En R. J. Fowler, Electricidad: Principios y aplicaciones (págs. 98-101). Barcelona: Reverté.

Gonzales, R. (2005). El mundo de la fisica 2. En R. Gonzales, El mundo de la fisica 2 (pág. 134). Mexico : Editorial Progreso.

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