LABORATORIOS DE FISICA ELECTRONICA

NANCY SORAIDA BAYONA

CODIGO DEL CURSO 100414A

GRUPO 71

TUTOR

JORGE LUIS ESTRADA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

UNAD

2013

INTRODUCCION

Mediante el siguiente trabajo realizamos la apropiación textual y documentamos

las prácticas realizadas del curso de Física Electrónica. Se establecen los

conceptos, electricidad y electrónica realizando cada una de las cinco prácticas de

laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.

OBJETIVO

Reconocer los principales equipos del laboratorio e identificar las

magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por

medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Permitir reconocer las principales magnitudes empleadas que se emplean

en curso de Física Electrónica.

2. Identificar los principales dispositivos electrónicos empleados para

desarrollo de las prácticas de los laboratorios.

3. Conocer el funcionamiento y aplicación de componente mas utilizado

dentro de los componentes más utilizado dentro del circuito eléctricos como

son: resistencias o resistor.

4. Identificar el código de colores para la identificación de su valor óhmico

5. Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de.

6. Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de Los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos

7. Electrónicos de hoy en día

8. Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación 9. en el campo de los circuitos combi nacionales. También se pretende

identificar al 10. Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital.

MARCO TEÓRICO

Magnitudes eléctricas y equipo de laboratorio

Voltaje, tensión o diferencia de potencial (V)

En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente

entre los polos del generador o entre los puntos cualesquiera del circuito, es la

causa de que los electrones circulen por el circuito si este se encuentra cerrado.

Su unidad es el voltio (v). Se suelen emplear dos múltiplos de esta unidad que

son el kilovoltio (kV) y el megavoltio (mV) y también dos submúltiplos como son

el milivoltio (mV) y el microvoltio (µV).

1kV= 1.000 V 1MV= 1.000.000 V

1V= 1000MV 1 V= 1.000.000 µV

Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Se conecta en

paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir.

Intensidad de la corriente eléctrica (I).

La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que

circula por un circuito en la unidad de tiempo.

Se mide en Amperio (a). Normalmente se emplean de unos submúltiplos de esta

unidad que son miliamperio (mA) y el microamperio (µA)

1 A= 1.000 mA 1 A= 1.000.000 µA

La intensidad es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico,

esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la

tubería.

Para medir la intensidad de corriente que circulan por un circuito se utilizan unos

aparatos llamados amperímetros, se conecta en serie para efectuar la medida.

Resistencia Eléctrica (R)

Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la

corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de

la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al

paso de la corriente eléctrica.

La resistencia de un conductor depende del tipo de material de el que esta

compuesto de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y

por el contrario a mayor sección de conductor menor resistencia de la misma

forma que el agua circula por la tubería tiene pocos cambios de dirección y son

mas anchas.

La unidad de resistencia es el ohmio (O). Normalmente se emplean de esta unidad

como son kiloohmios (K O) y el megohmio (M O).

1 k O= 1.000 O 1 M O = 1.000.000 O

Ley de Ohm.

La ley de ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que

aplicamos a los extremos de un receptor y la intensidad de la corriente que circula

por este

Matemáticamente se expresa: V= I.R.

Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en

voltios. I es la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el receptor,

medida en amperio.

R es la resistencia del receptor, medida en ohmios.

Magnitudes y unidades eléctricas

Términos

Voltio:

Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan moverse

a través de un conductor. Su nombre, voltio, es en honor al físico

italiano, profesor en Pavia, Alejandro Volta quien descubrió que las reacciones

químicas originadas en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico

originaban una fuerza suficiente para producir cargas eléctricas.

Ohmio:

Unidad de medida de la Resistencia Eléctrica. Y equivale a la resistencia al paso

de electricidad que produce un material por el cual circula un flujo de corriente de

un amperio, cuando está sometido a una diferencia de potencial de un voltio.

Amperio:

Unidad de medida de la corriente eléctrica, que debe su nombre al físico francés

André Marie Ampere, y representa el número de cargas (coulombs) por segundo

que pasan por un punto de un material conductor. (1Amperio = 1

coulomb/segundo).

Culombio

Unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Se representa

con la letra C y equivale a una carga tal que ejerce una fuerza de 9 x 109 newtons

sobre otra carga idéntica situada a 1 metro de distancia. Equivale a la carga de

6,23 x 1018 electrones.

Faradio

Es la unidad de capacidad. Básicamente dice la cantidad de carga que puede

tener un condensador cuando pasa un cierto voltaje a través de el. Esto te dice

cuanta corriente fluye de al, y por cuanto tiempo, cuando pasa a través de distintos

tamaños de resistencias.

Un faradio es extremadamente grande. Un condensador de papel normal que

tenga un faradio podrá ser tan grande como tu cocina - sobre todo si es del tipo de

alto voltaje.

DESARROLLO DE LA PRACTICA 1

PROCEDIMIENTO

1. Identifique los dispositivos electrónicos y el equipo de laboratorio que usará

en la práctica. Realice una gráfica de las conexiones internas del protoboard

y del multímetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes

y las escalas de medición.

PROTOBORARD

Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrónicos sin uso de Soldadura. Hace una conexión rápida y fácil y es ideal para trabaja circuitos Pequeños o de prueba. En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Pero antes de trabajar con el, se deben conocer cuáles orificios están interconectados. Generalmente las conexiones son por columnas y en las secciones laterales por Filas. Con ayuda del tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.

MULTIMETRO Permite realizar mediciones de varias magnitudes de interés,

como: el voltaje, la resistencia, la corriente, la capacitancia, la frecuencia, etc.

tanto en señales continuas como alternas.La corriente se mide en amperios (A)El

flujo de electrones voltaje o tensión se mide en voltios (v) que es la misma fuerza

electromotriz.ACV : Voltaje Alterno, varia entre positivo y negativoDCV: Directo

ConstanteDCA: Corriente continuaHFE: Ganancia de los transistores

RESISTENCIA Son los elementos de mayor empleo en el ramo de la electrónica.

Su función es controlar o limitar la corriente que fluye a través de un circuito

eléctrico, presentando oposición al paso de la corriente eléctrica. | CÓDIGO DE

COLORES PARA RESISTENCIAS: el código de colores más empleado para

resistores, se compone de cuatro franjas de color, que se leen de izquierda a

derecha, siendo generalmente la cuarta franja dorada o plateada

FUENTE DE ALIMENTACIÓN Dispositivo que convierte las tensiones alternas de

la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas.

alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta

DIODO LED Es un elemento semiconductor que emite luz, sirven como

indicadores y también para iluminación sobre todo los de luz blanca. | Para

obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que

atraviesa el LED.

2. Medición de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentación y mida su

voltaje DC de salida con el multímetro. Solicite al tutor la información relacionada

con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de

medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento)

Utilizamos una fuente con un voltaje de 5V

3. Medición de la resistencia eléctrica. Solicite al tutor el valor teórico de la Resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el Multímetro. Si requiere información sobre la escala adecuada, la ubicación de Los terminales de medición y la forma de medir la resistencia eléctrica ( la Resistencia eléctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en Consultar a su tutor.

Al medir la resistencia con el Multímetro su valor fue 2.08

La escala a utilizar es Miliamperios (MA)

4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el protoboard.

5. Mida el voltaje DC en cada elemento.

Medición de voltaje:

* Desde la fuente a la resistencia con ayuda del multímetro nos genero un valor de

2.92 V

* Desde la fuente al LED: 4.94V

* Desde la resistencia al LED: 2V

6. Mida la corriente eléctrica que circula por el circuito. Solicite al tutor la

información relacionada con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de

medición y la forma de medir corriente eléctrica. ( la corriente se mide en serie con

el elemento )

Corriente eléctrica:

* Corriente de todo el circuito: 12.5 MA

* Corriente de la resistencia al LED: 12.6 MA

*

* Desde la entrada de la corriente hacia la entrada de la resistencia: 12.6MA

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 1)

Es importante verificar que para que encienda el DIODO LED se verificar

que el voltaje de la fuente sea el correcto ya que el resultado sea

satisfactoria en el caso en que elemento semiconductor sea un DIODO

LED debe contar con un con un voltaje de 5.

Según los resultados obtenidos se debe la corriente total que circula por

todo el circuito es de 12.5 MA.

Al calcular la corriente que circula por la resistencia es de 12.6 MA con

ayuda del Multímetro por consiguiente se concluye que la corriente que

circula por todo el circuito puede ser la misma que se encuentra en la

resistencia.

Las magnitudes y unidades de la electricidad son importantes saberlas

donde proviene y cuáles son sus magnitudes como las presentadas

anteriormente, saber cuál es la letra que representa cada una, y cuál es su

símbolo

A través de esta práctica se logro calcular las magnitudes mas utilizadas

en la electricidad como lo fueron el voltaje.

PRACTICA 2 CIRCUITOS ELECTRICOS

(LA RESISTENCIA ELECTRICA)

OBJETIVO

Conocer el funcionamiento y aplicación del componente más utilizado Dentro de los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o resistor. También se Empleará el código de colores para la identificación de su valor óhmico.

MARCO TEORICO´

Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los

electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en

el sistema internacional es el ohm, que se representa con la letra griega omega

(Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora

lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:

En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además

es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su

longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye

conforme aumenta su grosor o sección transversal)

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido

conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en

el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la

práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de

un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida

en Siemens.

Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede

definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en

que atraviesa dicha resistencia, así:1

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de

potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un

conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional

a su resistencia"

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar

en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en

los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno

denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es

prácticamente nulo.

Resistencia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto grado al paso de la corriente eléctrica. En función del valor de esta propiedad, los materiales se clasifican en conductores, semiconductores o aislantes:

Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores eléctricos podemos nombrar a los metales.

Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio, al arseniuro de galio...

Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los plásticos.

- Resistencia

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (s) y del material con el que está fabricado, mediante la siguiente expresión:

Donde: R = resistencia. r = resistividad. L = longitud. s = Sección.

- Resistividad

La constante de proporcionalidad r se denomina resistividad, que depende del material con que está fabricado el conductor y de la temperatura. A la inversa de la resistividad se le denomina conductividad s:

- Unidades

La unidad de la resistencia eléctrica es el ohmio, que se representa por la letra griega W(omega). El ohmio se define como la resistencia que opone al paso de corriente eléctrica, una columna de mercurio de 106'3 centímetros de longitud y 1 milímetro de sección.

Los múltiplos del W son el kilo-ohmio (KW) que equivale 1.000 W, y el mega-ohmio (MW) que equivale a 1.000 KW, es decir a 1.000.000 W.

Código de colores

Figura 2: Diferentes resistencias todas ellas de empaquetado tipo axial.

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica,

disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente

en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial,

el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código

de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del

elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia

(normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La

última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el

multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número

de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado

en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias

de alta precisión o tolerancia menor del 1%.

Color de la banda

Valor de la 1°cifra

significativa

Valor de la 2°cifra

significativa

Multiplicador

Tolerancia

Coeficiente de

temperatura

Negro

0 0 1 - -

Marrón

1 1 10 ±1% 100ppm/°C

Rojo

2 2 100 ±2% 50ppm/°C

Naranja

3 3 1 000 - 15ppm/°C

Amarillo

4 4 10 000 ±4% 25ppm/°C

Verde

5 5 100 000 ±0,5% 20ppm/°C

Azul

6 6 1 000 000 ±0,25% 10ppm/°C

Morado

7 7 10000000 ±0,1% 5ppm/°C

Gris

8 8 100000000 ±0.05% 1ppm/°C

Blanco

9 9 1000000000 - -

Dorado

- - 0,1 ±5% -

Plateado

- - 0,01 ±10% -

Ninguno

-

DESARROLLO PRÁCTICA 2

MATERIALES:

Un protoboard

Un Multímetro

Una fuente de alimentación

Un diodo LED

Tres resistencias de diferente valor (una debe ser de 100)

Un (potenciómetro)

Cables de conexión

PROCEDIMIENTO:

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará

en esta práctica.

POTENCIOMETRO Es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta

manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye

por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo

en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca

corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que

pueden disipar más potencia.

2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.

RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA

NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO

390Ω 5%

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO

220Ω 5%

CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ 1DORADO

100Ω 5%

3. Mida con el Multímetro el valor de cada resistencia y verifique que se Encuentre dentro de los límites de tolerancia.

RESISTENCIA | VALOR NOMINAL | TOLERANCIA | VALOR MULTIMETRO |

NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO | 390Ω | 5% | 386Ω |

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO | 220Ω | 5% | 219Ω |

CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ

RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO

NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO

390Ω 5% 386Ω

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO

220Ω 5% 219Ω

1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω

100Ω 5% 99.4Ω

PRIMERA RESISTENCIA:

390 X 5%= 19,5

390+ 19,5=409,5

390-19,5=370,5

El rango de tolerancia estaría entre: 409,5 y 370,5 según la toma con el multímetro

es correcta.

SEGUNDA RESISTENCIA:

220 X 5%= 11

220+ 11=231

220-11=209

El rango de tolerancia estaría entre: 231 y 209 según la toma con el multímetro es

correcta.

TERCERA RESISTENCIA:

100 X 5%= 5

100+ 5=105

100-5=95

El rango de tolerancia estaría entre: 105 y 95 según la toma con el multímetro es

correcta

4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el protoboard unarreglo

de 3 resistencias en serie.

RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO

NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO

390Ω 5% 386Ω

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO

220Ω 5% 219Ω

1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω

100Ω 5% 99.4Ω

ALOR DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE: 710Ω

Req = 290Ω+220Ω+100Ω

Req= 710Ω

DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 700Ω

5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el protoboard

unarreglo de 3 resistencias en paralelo.

RESISTENCIA VALOR NOMINAL TOLERANCIA VALOR MULTIMETRO

NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO

390Ω 5% 386Ω

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO

220Ω 5% 219Ω

1DORADO 100Ω 5% 99.4Ω

100Ω 5% 99.4Ω

Reqt=17509.8Ω299.59Ω

Reqt=58.44Ω

DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 59Ω

6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIÓMETRO. Identifique los terminales del

potenciómetro y mida los valores de resistencia entre ellos.

El potenciómetro tiene una perilla o cursor sobre el material resistivo, esta perilla o

cursor es el que se puede mover y es el que constituye la resistencia en las

terminales del potenciómetro.

Los valores que se midieron en el Multímetro entre las terminales del

potenciómetrofueron:

9.64 Ωen las terminales A-C

0 a 9.00Ωen el terminal A al B

7. Construya el siguiente circuito. Varíe el cursor del potenciómetro y observe

elefecto sobre el circuito. Explique lo sucedido.

Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se

iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de

la corriente que

le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por

ende este bajaba su luz.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 2)

Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se

iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de

la corriente que

le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por

ende este bajaba su luz.

CONCLUSIONES.

Se reconoce la importancia del multimetro en las diferentes medidas de Voltajes

de CC, tensión, corriente continua, corriente CA, resistencia, conductancia,

comprobación de diodos, capacitancia, frecuencia, temperatura, captura de picos,

registros de mínimos y máximos promedios.

Básicamente una resistencia es de valor variable, por lo cual tiene tres terminales:

las correspondientes a los extremos de la resistencia y un terminal para el cursor,

que es un contacto que se mueve sobre toda la extensión de la resistencia. De

esta manera, si se toma este último terminal y uno de los extremos del

potenciómetro se tendrá una resistencia variable

Podemos observar que la corriente que circula por todos los elementos del circuito

es la misma, esto es lógico, ya que la cantidad de electrones que salen del

terminal negativo debe ser igual a la cantidad que ingresa por el positivo.

La tensión que cae en las resistencias es distinta, esto se debe a que la tensión

proporcionada por la fuente se debe repartir para vencer la oposición de todas las

resistencias. Por lo tanto, la suma de las caídas de tensión de todas las

resistencias debe ser igual a la proporcionada por la fuente.

En el circuito paralelo vemos que la corriente en el punto A tiene tres caminos

posibles, por la tanto la corriente "1" se dividirá en tres.

Resumiendo decimos que: "en un circuito serie la corriente que circula es la misma

en todos los elementos, mientras que en un circuito paralelo la tensión aplicada es

igual

PRACTICA 3

LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

OBJETIVO: Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se Pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de Kirchhoff en los circuitos en estudio

MARCO TEORICO

Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito.

Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:

En serie En paralelo Mixtos

Circuitos en serie

En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

Caída de tensión en un receptor

Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.

La corriente en los circuitos serie y paralelo

Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.

Características de los circuitos serie y paralelo

Serie Paralelo

Resistencia Aumenta al incorporar receptores Disminuye al incorporar receptores

Caida de tensión

Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia. La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila.

Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente.

Intensidad Es la misma en todos los Cada receptor es atravesado por una

receptores e igual a la general en el circuito.

Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.

corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia. La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito.

Cálculos

DESARROLLO PRÁCTICA 3

MATERIALES: - un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω ) - cables de conexión

PROCEDIMIENTO:

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en esta práctica.

- un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω )

- cables de conexión

2. CIRCUITO SERIE. Realice en el protoboard el montaje de un circuito serie, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse en 5 voltios DC.

3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se cumple

la Ley de voltajes de Kirchhoff ? Mida ahora la corriente del circuito.

4. 4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada

Una de las resistencias. Compare estos valores con los obtenidos en la

Experiencia.

SOLUCION PUNTO 3 Y 4

NOTA: La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es

diferente en cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se

utilizaron tres resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o

1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3 Rt : 220Ω + 330Ω + 1000Ω = 1550Ω.

Multímetro

INTENSIDAD DE CORRIENTE

I = 3,22 MA Multímetro

VOLTAJE Vr1= I x R1 = 0,7084 Multímetro

V r2 = I x R2 = 1,0626 Multímetro

Vr3 = I x R = 3,22 Multímetro

VT = vr1 + vr2 + vr3 = 4,991 Multímetro

5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el protoboard el montaje de un circuito

paralelo, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual

deberá fijarse en 5 voltios DC.

6. Mida la corriente en cada una de las cuatro ramas del circuito. Se cumple

la Ley de corrientes de Kirchhoff ? Mida ahora el voltaje en los terminales de

cada elemento.

7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del

voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos

en la experiencia.

SOLUCION PUNTO 6 Y 7

NOTA:

El voltaje ( V ) es el mismo y la intensidad de corriente ( I ) es diferente en

cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres

resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. V=IXR

IT = I1+ I2 + I3 = 42,87 MA Multímetro

= 116,6Ω

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 3)

La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es diferente en

cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres

resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3

coinciden, debido a que experimentalmente se realizaron las conexiones en

paralelo para las resistencias tal como se indica en el diagrama de las

Figuras 2y 3de esta práctica, y con el Multímetro se midieron voltajes y

corrientes en cada una de las tres resistencias del circuito, y son valores

muy cercanos a los obtenidos haciendo los cálculos teóricos.

CONCLUSIONES

Esta práctica ha sido muy provechosa por varias razones, las cuales se

resumen en esta conclusión. En primer lugar, se ha practicado el uso del

Multímetro y del proboard , que es algo muy importante y que seguirá

siendo provechoso en nuevas prácticas que se realicen en el futuro.

Los conocimientos de la Ley de Ohm fueron llevados a la práctica y se ha

observado cómo la Ley se cumple perfectamente siempre que las

conexiones y mediciones son hechas correctamente.

También se aprendió a hacer mediciones de voltajes, resistencias y

corrientes eléctricas y a establecer relaciones entre estos valores en base

al tipo de conexión con la que se esté trabajando, que puede ser en serie,

paralelo y serie paralelo.

Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo de esta práctica es también el

armar circuitos en los tres tipos de conexión ya mencionados. De la misma

forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por

ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en

serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en

paralelo.

Se ha cumplido con los objetivos propuestos para esta práctica, y se desea

que este reporte sea de provecho para aquellos que próximamente realicen

este tipo de experimentos prácticos de electricidad.

PRACTICA 4

COMPONENTES ELECTRONICOS

CONDESADOR, DIODO Y EL TRANSISTOR

OBJETIVO: Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.

MARCO TEORICO

Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce

frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada),

es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de

almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de

superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación

de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de

una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las

placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga

eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de

carga total.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga

ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánicalatente; al ser introducido

en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar

la energía eléctricaque recibe durante el periodo de carga, la misma energía que

cede después durante el periodo de descarga.

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la

circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término

generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la

actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos

terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto

para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una

lámina como ánodo, y un cátodo.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones

de amplificador, oscilador, conmutador orectificador. El término «transistor» es la

contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»).

Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de

uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video,relojes de

cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares,

etc

MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - resistencias: 100 Ω, 220 Ω, 1 K Ω y 6,8 K Ω - condensadores: 470 µF y 1000 µF - semiconductores: un diodo rectificador y un transistor 2N2222 o 2N3904 - cables de conexión

PROCEDIMIENTO:

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica.

Condensadores: Es un elemento pasivo que tiene la particularidad de almacenar carga eléctrica.

Un diodo rectificador: Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la

familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su

aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de

corriente alterna.

Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos

positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la

corriente eléctrica.

Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa;

con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.

Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la

frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima

en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa

máximas que soportarán.

Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de

alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente

directa

Transistor: Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos de material P y una de material N o dos de material N y una de material P. Para cualquiera de los casos el transistor tiene tres pines denominados emisor, base y colector. Este dispositivo se puede emplear para muchas aplicaciones, pero se destaca como amplificador, como conmutador, en sistemas digitales y como adaptador de Impedancias.

2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR. Construya el Siguiente circuito.

3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos después de

algún tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo sucedido.

Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el diodo LED,

sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es acumular energía. Por

consiguiente Se da por entendido q el condensador de 1000 micros acumula más

energía que el de 470 micros. Para hallar el nivel de carga de un condensador se

debe: C= capacitancia, V= voltaje, Q =carga en coolumbios Q = C * V = 1000 E-6

X 16 = 16m coolumbios Para hallar el tiempo de carga de un condensador:

= R * C = 100 X 1000 µF = R * C = 100 X 470 µF = 100 X 1000 E-6 = 100 X 470 E-

6 = 100 m segundos = 47 m segundos

4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente

circuito.

5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma

que quede en polarización directa. Qué sucede ? Explique lo sucedido. Si

se polariza el diodo normal de la forma directa, la corriente fluye y el diodo

LED prende.

6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa.

Qué sucede ? Explique lo sucedido

Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y el

diodo LED no prende.

7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito

Para saber la polarización de l transistor se coloca el multímetro en HFE. Si se

conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca.

8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y de salida ( I colector ) en función

del brillo en los LEDs. El transistor está amplificando la corriente de entrada

? Calcule = Ic / Ib la ganancia ( ) del transistor. La función del transistor es

amplificar la corriente, tiene tres pines, emisor, base, y conector

Corriente de entrada ( I base ) = 391,3 µA

Corriente de salida ( I colector ) = 14 ,18 MA

9. Calcule la ganancia ( β ) del transistor. β= Ic / Ib

La ganancia del transistor = IC / IB = 14,18 MA / 391,3µA = 14,18 E-3/ 391,3 E-6 =

36,23

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 4)

Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el

diodo LED, sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es

acumular energía. Por consiguiente Se da por entendido q el

condensador de 1000 micros acumula más energía que el de 470

micros.

Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y

el diodo LED no prende

Para saber la polarización de l transistor se coloca el Multímetro en

HFE. Si se conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca

CONCLUSIONES

Con el desarrollo de los laboratorios se entendió, la aplicación de los componentes

dentro de los circuitos; el manejo del condensador, el diodo normal y el transistor,

además el planteamiento de la ley de Ohm, y las Leyes de Kirchoff. Al final se

comprendió que los circuitos son de gran importancia para los ingenieros y de

mucha ayuda en la vida profesional ya que por medio de ellos se da el

funcionamiento de diferentes equipos electrónicos que son de gran utilidad para la

humanidad.

PRACTICA 5

ELECTRONICA DIGITAL

CIRCUITOS COMBINACIONALES Y FLIP-FLOPS

OBJETIVO: Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el campo de los circuitos combinacionales. También se pretende identificar al Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital

MARCO TEORICO

1. Compuertas Lógicas

El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada

con la siguiente fórmula: N = 2n

Invertidor (NOT)

Ejecuta la función lógica básica llamada inversión o complementación. Su

propósito es cambiar de un nivel lógico a su nivel opuesto. En término de bits,

cambia de 1 a 0 y de 0 a 1.

AND

Ejecuta la multiplicación lógica, comúnmente llamada la función AND. La salida

sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida

es LOW (0).

OR

Ejecuta la suma lógica, comúnmente llamada la función OR. La salida es HIGH

(1) si al menos una entrada es HIGH (1), de lo contrario es la salida es LOW (0).

NAND

Es un elemento lógico muy popular porque se puede utilizar como una función

universal. La salida sólo es LOW (0) cuando todas las entradas son HIGH (1), de

lo contrario la salida es HIGH (1).

NOR

Al igual que el NAND, es de gran utilidad por su propiedad universal. La salida es

LOW (0) si al menos hay una entrada HIGH (1).

XOR

Tiene sólo dos entradas. La salida es HIGH (1) sólo cuando las entradas tienen

niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es LOW (0).

XNOR

Tiene sólo dos entradas. La salida es LOW (0) sólo cuando las entradas tienen

niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es HIGH (1).

Exor

Esta puerta lógica , la EXOR, nos da a la salida un 0 siempre que sus

entradas tengan igual valor . En el resto de los casos da 1 a la salida.

Diagramas

2. Funciones Lógicas

Símbolo Lógico del “Half Adder”

Símbolo Lógico del “Full Adder”

Circuitos Lógicos Secuenciales

Los bloques básicos para construirlos son los circuitos flip-flops. Los circuitos

lógicos secuenciales son extremadamente importantes debido a su característica

de memoria.

Los flip-flops también se denominan "cerrojos", "multivibradores biestables" o

"binarios". Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas lógicas, como, por

ejemplo, puertas NAND, o comprarse en forma de circuitos integrados. Los flip-

flops se interconectan para formar circuitos lógicos secuenciales que almacenen

datos, generen tiempos, cuenten y sigan secuencias.

FLIP-FLOPS RS

Es el flip-flop básico

FLIP-FLOP D

Tiene solamente una entrada de datos (D) y una entrada de reloj (CK). El flip-flop

D, con frecuencia, se denomina flip-flop de retardo (y de datos). Este nombre

describe con precisión la operación que realiza. Cualquier que sea el dato en la

entrada (D), éste aparece en la salida normal retardado un pulso de reloj. El dato

es transferido a la salida durante la transición del nivel BAJO al ALTO del pulso de

reloj.

FLIP-FLOP JK

Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop universal; los demás tipos

pueden construirse a partir de él.

Decodificadores

Mucha de la información en las computadoras se maneja en una forma de

codificación muy eleveda. En una instrucción, es posible utilizar un campo de n

bits para denotar 1 de 2n posibles elecciones para la acción que se vaya a tomar.

Para efectuar la acción deseada, la instrucción codificada primero debe

decodificarse. A un circuito capaz de aceptar una entrada de n variables y de

generar la señal correspondiente de salida en una de 2n líneas de salida se le

denomina decodificador. Los decodificadores seleccionan una línea de salida con

base en señales de entrada.

Multiplexores

Es otra clase de circuitos selectores muy útiles, en donde puede seleccionarse

cualquier de n entradas para aparecer como salida. La elección está regida por un

conjunto de entradas de "selección".

MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - dos resistencias de 220 Ω - compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486 - cables de conexión

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica.

Compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486: Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.

2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades de las compuertas lógicas: a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas, traen Generalmente 4 compuertas en la disposición que muestra la figura.

b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que

deben conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.

c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar

un LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. ( recuerde que un

“1” lógico está entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )

LS7408 compuerta or con exclusiva

ENTRADAS Estado salida Voltaje salida

A B X Vx

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

LS7486 or con exclusiva

ENTRADAS Estado salida Voltaje salida

A B X Vx

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

4. Identifique las compuertas empleadas ( si es una OR, o una AND, etc. ) y su respectiva configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de componentes o consultando en Internet la referencia.

compuerta AND: (ver funcionamiento)

Cada compuerta tiene dos variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria designada por x. La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0. Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B están en 1. El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*). Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.

Compuerta OR: (ver funcionamiento)

La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma. Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.

5. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS. Construya el siguiente circuito

lógico, el cual corresponde a un semisumador. ( sumador de 2 bits )

5. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad ( ver Marco Teórico de

la presente guía )

7. REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTAS NOR. Se puede construir un FF con

2 compuertas NOR en la configuración presentada. En este FF sus entradas S (

set ) y R ( reset ) están normalmente en estado bajo.

Por favor revise la configuración de la compuerta NOR LS7402 antes de realizar el

montaje, ya que difiere de las estudiadas anteriormente. Se anexa a continuación

Compuerta NOR

8. Compruebe el funcionamiento y la tabla de verdad del FF básico construido con

compuertas NOR. Cómo se almacena un “ 1 ” en el FF ? Cómo se almacena un “

0 ” en el FF ?

9. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el

correspondiente Informe de Laboratorio.

Para la elaboración de esta práctica se realizó con una batería de celular con

corriente directa de 3.5 voltios. Para poder determinar la compuesta lógica del

integrado se buscó el diagrama que nos permite identificar las entras y las salidas,

como también la alimentación del integrado.

HD74LS86P OR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.13

0 1 1 2.56

1 0 1 2.56

1 1 1 2.56

HD742502P NOR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 1 2.05

0 1 0 0.18

1 0 0 0.18

1 1 0 2.05

L57486 XOR PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.18

0 1 1 2.05

1 0 1 2.05

1 1 0 0.18

Este integrado nos presenta que el XOR hace que las entradas y las salidas eran

diferentes a las anteriores.

HD74LS08P AND PRUEBA

A B SALIDA

0 0 0 0.18

0 1 1 0.18

1 0 1 0.18

1 1 0 2.03

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 5)

Para determinar El número total de posibles combinaciones de entradas

binarias es determinada con la siguiente fórmula: N = 2n

En la compuerta OR cuando las dos entradas son iguales a cero el diodo

no prende

Cuando En la compuerta OR cuando una de las entradas es 1 prende el

diodo

En la compuerta AND la vez en que se prende es cuando sus dos

compuertas son iguales a 1 de lo contrario no hay paso de corriente.

La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo

contrario la salida es LOW (0).

CONCLUSIONES

La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades

físicas denominadas señales

Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que

tiene dos dígitos 0 y 1

Un dígito binario se denomina un bit

La compuerta NOR es el complemento de la compuerta OR y utiliza el

símbolo de la compuerta OR

BIBLIOGRAFÍA

MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” – UNAD.

GUSSOW, Milton. “Fundamentos de Electricidad”. Editorial Mc Graw Hill.SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. y YOUNG, H.D. “Física Universitaria” (6ª edición). Addison-Wesley. 1988.

SERWAY,R.A. y JEWETT, J.W.“Física”(3ªedición,2volúmenes ).EditorialThomson-Paraninfo. Madrid, 2003.

TIPLER, P. A. “Física” (2 volúmenes).Editorial Reverté ( Barcelona ). 1999.TOCCI, Ronald. “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones” ( 6ª edición ).Editorial Prentice-Hall. México, 1996.

Familia Lógica CMOS - Electrónica y Tecnología de Computadores

electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/...05/.../trab_familia_cmos.pdf de DA Roldán