Laboratorio 2 Elaboración de circuitos y resistencias equivalentes en el Protoboard

Andrés Fernando Gómez 20101005060, swordmaster_13@hotmail.comJhon Alejandro Peña 20101005068, jhalep2@hotmail.comVíctor Felipe López 20101005066, rezz925@hotmail.com

Estudiantes de Ingeniería Electrónica Segundo Semestre Universidad distrital Francisco José de Caldas

Septiembre 2 del 2010

Resumen

En este documento se encuentra la síntesis de una serie de montajes realizados en el laboratorio de análisis de circuitos con el fin de comprobar la destreza de los estudiantes para realizar montajes en un protoboard, además de la realización de múltiples combinaciones de resistencias comerciales para la elaboración de circuitos análogos cuyos valores de resistencias no son comerciales. Posteriormente se realiza un análisis de las resistencias equivalentes de cada uno de los circuitos y se realizo una comparación con los cálculos teóricos.

1. Introducción.

En la sesión del laboratorio, se realizó el montaje en el protoboard de dos circuitos mixtos que constaban de distintas baterías de valores no comerciales, para este propósito se utilizaron distintas combinaciones de resistencias con valores comerciales para llegar al montaje de circuitos equivalentes.

2. Contenido.

2.1. Circuitos eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones. Generalmente

Generador o acumulador.

Hilo conductor. Receptor o consumidor.

El generador o acumulador es el elemento capaz de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor, en otras palabras, el generador brinda la corriente eléctrica al circuito. El hilo conductor es formado por un material conductor (generalmente un metal) que opone poca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Los receptores o consumidores son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente eléctrica: motores, resistencias, bombillas, etc.

Figura 1: Circuito elemental.

Estos son los elementos que se utilizan en un circuito básico el cual se denomina circuito elemental, sin embargo si se añaden mas receptores al circuito, se puede observar que dependiendo de las distintas formas de conectar los elementos, se pueden obtener

diferentes tipos de circuitos eléctricos. Las clases de circuitos eléctricos más importantes son:

Circuito en serie:

Es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula.

Figura 2. Circuito en serie.

Circuito en Paralelo:

En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos están dispuestos de manera que todos terminales positivos (+) se unen en un único conductor y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada receptor se encuentra en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas.

Figura 3: Circuito en paralelo.

Circuito mixto:

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

Figura 4: Circuito mixto.

2.2. Resistencias

Una resistencia es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en una resistencia viene condicionada por la

máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar

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visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación.

No se fabrican resistencias de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además, sería absurdo, ya que por ejemplo, en una resistencia de 100 W y 10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W, por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos.

Para la serie de resistencias que se fabrican con una tolerancia del 10 % que es la más utilizada, los valores comerciales son:

10 18 33 56 12 22

39 68 15 27 47 82

Todos estos números seguidos de ceros, por ejemplo:

10Ω 100 Ω 1kΩ 10kΩ 100kΩ

Resistencias de valores muy pequeños no son comunes por la dificultad que existe al ajustar su valor. Resistencias de valores muy grandes son difíciles de conseguir, porque en ellas comienzan a tener importancia fenómenos como la resistencia superficial, condiciones ambientales, entre otros.

2.3 Procedimiento

Se proporcionaron dos circuitos mixtos con valores de resistencias no comerciales, los cuales se montaron en el protoboard con resistencias con diferentes valores de resistencias comerciales, obteniendo un circuito análogo al planteado de forma teórica.

2.3.1 Diagramas esquemáticos

Se calculó la resistencia equivalente de cada uno de los circuitos y los valores fueron los siguientes:

1. Req=0.16 KΩ

Figura 5: Primer montaje experimental.

2. Req=3.16 KΩ

Figura 6: Segundo montaje experimental.

2.3.2 Resistencias análogas

En la segunda parte del laboratorio se realizó la conversión de los valores de cada una de las resistencias no comerciales para realizar los montajes en el protoboard con las resistencias de carácter comercial.(// Paralelo; + Serie).

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1. 6.3KΩ = (10kΩ//10kΩ) + 1.2kΩ + 100Ω

2. 4.9kΩ = 2kΩ+2kΩ+0.2kΩ+ 0.2kΩ+(1kΩ//1kΩ)

3. 1.3kΩ = 1.2k+100Ω

4. 1.6kΩ = (1.2kΩ//1.2kΩ)+1kΩ

5. 2.5kΩ = 2kΩ+ (1kΩ//1kΩ)

6. 600Ω = (1.2kΩ//1.2kΩ)

7. 800Ω = (1.2kΩ//1.2kΩ)+200Ω

8. 1.8kΩ = (1.2kΩ//1.2kΩ)+200Ω+1kΩ

9. 0.5kΩ = 1kΩ//1kΩ

10. 3.2kΩ = 2.2kΩ+1kΩ

11.7.4kΩ = (10kΩ//10kΩ)+2.2kΩ+200Ω

12. 250Ω = 100Ω+100Ω (100Ω//100Ω)

13. 3.1kΩ = 2kΩ+1kΩ+100Ω

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2.3.3 Circuitos equivalentes:

Después de combinar resistencias comerciales para producir las resistencias solicitadas, se realizó el esquema y montaje de los circuitos equivalentes con resistencias comerciales, obteniendo los siguientes resultados:

Figura 7: Circuito análogo del primer montaje experimental (véase figura 5).

Figura 8: Circuito análogo del primer montaje experimental (véase figura 6).

2.4 Resultados:

Se realizó el montaje de cada uno de los diferentes circuitos, obteniendo los resultados de las resistencias equivalentes para cada uno de los circuitos análogos; resistencias cuyo valor se evaluó por medio de un multímetro digital, obteniendo valores casi iguales que los calculados teóricamente.

Montaje Req Teórica Req Práctica12

Los resultados anteriores reflejan que los circuitos analizados son análogos, ya que su resistencia equivalente resulta ser la misma, por tanto se puede deducir que la combinación de resistencia en los diferentes circuitos fue la correcta; además demuestra que la precisión de las diferentes resistencias comerciales es buena y arroja valores bastante cercanos a los esperados en los cálculos teóricos.

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3. Conclusiones

La combinación de múltiples resistencias comerciales nos brinda una gama infinita de combinaciones de resistencias para llegar a tener cualquier valor de resistencia.

Los circuitos análogos poseen la misma resistencia equivalente, sin que esto indique que la cantidad de resistencias o su tamaño sean iguales.

Por medio de combinación de los diferentes circuitos se puede obtener una amplia gama de resistencias y circuitos equivalentes.

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