MEDIDAS DE LA RESISTENCIA ELECTRICA

I. OBJETIVOS. Identificar los elementos de un circuito eléctrico. Reconocer el valor nominal de los resistores de carbón y de

cerámica. Analizar y verificar en forma experimental la relación que existe

entre la tensión y la corriente en un elemento puramente resistivo.

II. FUNDAMENTO TEORICO.

CIRCUITO ELÉCTRICO. Interconexión de los dispositivos eléctricos simples en la cual hay

por lo menos una trayectoria cerrada o a través del cual pueda fluir la corriente.

POTENCIAL ELÉCTRICO: La diferencia de potencial entre un punto 1 y un punto 2 (V1–V2) se define como el trabajo necesario para llevar una carga + de valor igual a la unidad desde el punto 2 al punto 1. La unidad de potencial es el voltio y se representa mediante la letra V .Para definir correctamente el potencial eléctrico es necesario tomar un punto como referencia. En los problemas de electromagnetismo se considera que en el infinito el potencial es 0. En los problemas de circuitos eléctricos se toma un punto como referencia (tierra). Se considera que en este punto el potencial es 0.

Si un punto 1 está a mayor potencial que otro 2, (V1 – V2)>0 , una carga positiva tendrá mayor energía en 1 que en 2, mientras que una carga negativa tendrá menor energía. Las cargas positivas tienden a moverse de mayor a menor potencial mientras que las cargas negativas tienden a moverse de menor a mayor potencial.

Desde otro punto de vista, una diferencia de potencial significa que existe un campo eléctrico E dirigido desde el punto de mayor potencial al de menor potencial. La fuerza F que experimenta una carga q es, por definición de campo eléctrico, F = qE. Si la carga es positiva, la fuerza está dirigida de mayor a menor potencial y si es negativa de menor a mayor potencial.

INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA:

La intensidad de corriente es la carga que atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo. La unidad de corriente es el amperio y se representa mediante la letra A. Lógicamente, la corriente tiene dimensiones de carga dividida por tiempo: 1 A = 1 C/s. Es muy importante especificar el sentido y el signo de la corriente eléctrica. Por convenio se considera que la corriente es positiva en el sentido del movimiento de carga positiva. Normalmente la corriente es debida al movimiento de electrones, que tienen carga negativa. (Esto significa que el sentido positivo de la corriente es el opuesto al sentido del movimiento de los electrones).

RESISTENCIA: La resistencia es una medida de la oposición que un material presenta ante el paso de corriente eléctrica. Cuanto mayor es la resistencia más difícil es el paso de corriente. Todos los materiales tienen una cierta resistencia. Esto significa que en cualquier circuito eléctrico habrá resistencias presentes. La unidad de resistencia es el Ohmio y se representa con la letra griega .Ω

Asociación de resistencias.

Asociación Serie

Dos elementos, resistencias en este caso, están conectados en serie cuando la intensidad que atraviesa cada una de ellos es la misma. Dos resistencias en serie pueden sustituirse por una sola resistencia equivalente cuyo valor es la suma de ambas.

Asociación Paralelo

Dos elementos, resistencias en este caso, están conectados en paralelo cuando la tensión entre sus terminales es la misma. Dos resistencias en paralelo

pueden sustituirse por una sola resistencia equivalente cuyo valor es el producto dividido por la suma de ambas.

NOTA: Dos terminales A y B se consideran ABIERTOS cuando se interrumpe la conexión y por lo tanto el paso de corriente entre ellos. Equivale a una resistencia de valor infinito entre A y B. Existe diferencia de potencial (VA-VB) que viene marcada por el resto del

circuito. Dos terminales A y B se consideran CORTOCIRCUITADOS cuando se conectan ambos mediante una resistencia R=0. La diferencia de potencial en ese caso es (VA-VB)=0 y la corriente que

atraviesa esa rama debe ser calculada de acuerdo al resto del circuito.

Asociación de Fuentes:

Dos fuentes de tensión conectadas en serie equivalen a una sola cuya tensión es la suma de ambas. Dos fuentes de tensión no pueden conectarse en paralelo.

Dos fuentes de intensidad conectadas en paralelo equivalen a una sola cuya intensidad es la suma de ambas. Dos fuentes de intensidad no pueden conectarse en paralelo.

Análisis de circuitos. Definiciones.

Análisis de circuitos: especificado el circuito y conocido el valor de las fuentes (entrada), calcular el valor de las tensiones de nodo o intensidades de ramas solicitadas (salida)

Síntesis o diseño de circuitos: para una relación entre la salida y la entrada, (por ejemplo amplificación), disponer los dispositivos y componentes necesarios y calcular sus valores para las especificaciones deseadas.

Nodo (node) cualquier punto de unión de un circuito donde están conectados dos o más terminales, o cualquier terminal aislado de un elemento que no esté conectado.

Rama (branch) recorrido entre dos nodos que no atraviesa ningún otro = trayectoria en una red compuesta por un elemento simple y los nodos situados en sus extremos.

Lazo (loop) recorrido cerrado que empezando en cualquier nodo atraviesa elementos de dos terminales y termina en el mismo nodo (sin atravesar un mismo nodo dos veces).

Malla (mesh) lazo interior

Para especificar un circuito se deben especificar los elementos (su modelo circuital) que lo componen y sus conexiones así como las variables de control para los elementos dependientes Nodos 1, 2, 3, 4, 5 Ramas 1-2, 1-4, 2-3, 5-4, 3-4, 5-3, 5-2, 5-1

Lazos 1-5-4-1, 4-5-3-4, 3-2-5-3, 2-5-1-2

III. EQUIPOS , INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

Una fuente de alimentación de cc.

Un multitester digital.

Resistores de carbón y cerámica.

Una resistencia variable o potenciómetro.

IV. EQUIPOS , INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

1. Identificar los diversos elementos que forman parte un circuito eléctrico.

2. Describa del laboratorio de electricidad y maquinas eléctricas un circuito eléctrico.

3. Leer el valor nominal registrado en el cuerpo físico de los resistores de porcelana de por lo menos 05 resistores (tabla 01).

4. Utilizando el ohmímetro medir la resistencia de cada visor.5. Determinar por el código de colores el valor de por lo menos

10 resistores de carbón (tabla 02).6. Con el ohmímetro medir el valor de cada resistor.7. Construir en el protoboard cada uno de los circuitos

indicados y medir la resistencia entre los bornes indicados.8. Construir en el protoboard el siguiente circuito:9. Variar la tensión de alimentación entre 0 y 30 V, variando

cada 3V y anotar los valores obtenido del voltímetro y del amperímetro en la tabla # 03.

10. Repetir el paso anterior para dos resistores de carbón.11. Armar el circuito siguiente, en el protoboard:12. Regula el valor de la fuente de tensión V1 a ….V.13. Manteniendo constante la tensión de la fuente, variar la resistencia R1 15 veces y anótelos en la tabla # 04.

CÁLCULO Y RESUSTADOS (1)

Cables de conducción. fuentes. Elementos de manipulación. Resistencias. Inductores.

(2) En laboratorio de maquinas eléctricas y electricidad tiene varios circuitos por ejemplo el circuito de los florecientes que sale de la caja de cuchillas o caja de distribución que va conectada hacia el interruptor luego va al circuito de los florecentes.

(3) y (4)

Tabla #01 resistores de cerámicas. Valores teóricos. Valor experimental medido por el ohmímetro.

R(Ω) R1 R2 R3 R4 R5 R6

vt 12Ω 2.2Ω 10Ω 0.5Ω 10Ω 5Ω

ve 13.6Ω 2.6Ω 10.8Ω 0.9Ω 10.6Ω 5.5Ω

(5)Y (6)

Tabla#2 resistores de carbón.

Valores teóricos. Valor experimental medido por el ohmímetro.

R(Ω) R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

vt 0.43Ω 56kΩ 5.6kΩ 10kΩ 150kΩ 3.3mΩ 120Ω 600kΩ 430kΩ 560kΩ

ve 0.80Ω 5.5kΩ 5.4kΩ 9.8kΩ 150.4kΩ 3.3mΩ 117.6Ω 606kΩ 428kΩ 574kΩ

(7)

La resistencia equivalente

Req= 336k

(8)

(9)

v(v) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

R1=4.7KΩ IR1

V1 1,26 1,44 3,49 4,1 4,79 5,59 6,36 7,22 7,94 8,76 9,41 10,57 11,28

A1 0,5 2,1 5,5 6,04 7,05 8,23 9,3610,2

6 11,68 12,89 13,85 15,84 16,56

R2=5.6KΩ IR2V2 1,25 2,1 2,35 2,89 3,42 3,81 5,33 5,76 6,58 7,1 8,06 8,85 9,57A2 1,69 2,62 2,92 3,59 4,21 4,71 6,54 7,11 8,13 8,76 9,95 10,94 11,81

R3=8KΩ IR3V3 1,26 1,55 2,18 2,98 4,09 5,38 6,35 7,45 8,96 10,2 10,96 11,59 12,62A3 0,1 0,12 0,17 0,23 0,31 0,41 0,49 0,57 0,69 0,78 0,84 0,89 0,97

R4=150KΩ IR4

V4 1,26 1,75 3,06 3,78 4,72 5,55 6,09 6,6 7,16 7,87 8,74 9,17 10,79

A4 0,01 0,1 0,16 0,19 0,23 0,27 0,3 0,32 0,35 0,38 0,42 0,47 0,52

(11)

(13)

N V1 A VL R RV Ra

1 5,81 7,04 0 0 4.7MΩ 68.7MΩ2 5,81 7 0,03 43.7Ω 4.7MΩ 68.7MΩ3 5,81 6,95 0,08 90Ω 4.7MΩ 68.7MΩ4 5,81 6,92 0,1 115Ω 4.7MΩ 68.7MΩ5 5,81 6,9 0,12 130.1Ω 4.7MΩ 68.7MΩ6 5,81 6,89 0,13 140.4Ω 4.7MΩ 68.7MΩ7 5,81 6,86 0,15 166Ω 4.7MΩ 68.7MΩ8 5,81 6,78 0,22 228Ω 4.7MΩ 68.7MΩ9 5,81 6,69 0,28 301Ω 4.7MΩ 68.7MΩ10 5,81 6,6 0,35 375Ω 4.7MΩ 68.7MΩ11 5,81 6,53 0,41 444Ω 4.7MΩ 68.7MΩ12 5,81 6,37 0,54 587Ω 4.7MΩ 68.7MΩ13 5,81 6,25 0,63 704Ω 4.7MΩ 68.7MΩ14 5,81 6,12 0,74 842Ω 4.7MΩ 68.7MΩ15 5,81 5,92 0,86 1k 4.7MΩ 68.7MΩ

Donde

V1, fuente de tensión

A, corriente de carga

VL, tensión de carga

R, resistencia de carga

RV, resistencia interna del voltímetro

Ra, resistencia interna del amperímetro

V. Cuestionarios: 1) Cuales son los elementos de un circuito eléctrico.

Los elementos de un circuito eléctrico lo podemos agrupar en dos grupos, elementos activos y elementos pasivos.

Elementos pasivos. Son aquellos dispositivos capaces de consumir o absorber energía eléctrica como resistores .bobinas y condensadores.

Elementos activos. Son aquellos dispositivos capaces de entregar energía (generar energía) como son fuente cc, pilas , baterías y hidroeléctricas entre otros.

2) Comparar los datos obtenidos en la tabla #01 y 02 (cuadro de divergencias).

R(Ω) R1 R2 R3 R4 R5 R6

resistencia de cerámica

vt 12Ω 2.2Ω 10Ω 0.5Ω 10Ω 5Ω

ve 13.6Ω 2.6Ω 10.8Ω 0.9Ω 10.6Ω 5.5Ω

Resistencia de carbón.

vt 0.43Ω 56kΩ 5.6kΩ 10kΩ 150kΩ3.3mΩ

ve 0.80Ω 5.5kΩ 5.4kΩ 9.8kΩ150.4kΩ

3.3mΩ

3) Calcular el valor de la resistencia equivalente de los circuitos 01 y 02 del paso 06.

4) Compare los calores teoricos y experimentales del paso 07.

Req= 307.9kΩ

5) Presentar en un solo grafico las tres pendientes correspondientes a los tres resistores respectivamente y emitir un juicio. Utilice Excel.

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0.52.1

5.56.047.05

8.239.36000000000001

10.2611.68

12.8913.85

15.8416.56

gráfico para R1=4.7KΩ

Series2

corriente

volta

je

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

14

1.692.622.923.594.214.71

6.547.118.138.76

9.9510.94

11.81

gráfico para R2=5.6KΩ

Series2

corriente

volta

je

0 2 4 6 8 10 12 140

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0.10.120.170.230.31

0.410.49

0.57

0.690000000000001

0.780.840000000000

0010.89

0.970000000000001

gráfico para R3=8KΩ

Series2

corriente

volta

je

0 2 4 6 8 10 120

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.01

0.10.16

0.190.23

0.270.30.32

0.350.38

0.420.47

0.52

gráfico para R4=150KΩ

Series2

corriente

volta

je

1.25 1.26 1.26

2.1 1.55 1.75

2.35 2.18 3.06

2.89 2.98 3.78

3.42 4.09 4.72

3.81 5.38 5.55

5.23 6.35 6.09

5.76 7.45 6.6

6.58 8.96 7.16

7.1 10.2 7.87

8.06 10.96 8.74

8.85 11.59 9.17

9.57 12.62 10.790

2

4

6

8

10

12

14

gráfico de tres resistencias

Suma de I2Suma de I3Suma de I4

Se verifica que las mediciones realizadas en el laboratorio tiene un margen de error.

6) Explíquese la diferencia entre un reóstato y un potenciómetro.

Las diferencias entre el reóstato y un potenciómetro son:

Reóstato. En el caso del reóstato, éste va

conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia (en Watts (vatios)) que puede aguantar sea el adecuado para soportar la corriente I en amperios (ampere) que va a circular por él.

Normalmente los potenciómetros se utilizan en circuitos con poca corriente, pues no disipan casi potencia.

mientras que el reóstato funciona como resistencia variable.

mientras que el reóstato tiene dos. Los reóstatos son usados en

Ingeniería Eléctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variación de resistencia en condiciones de elevada tensión o corriente.

El reóstato se diferencia de un potenciómetro en su colocación ya que este se coloca en paralelo, mientras que el potenciómetro en serie.

Potenciómetro. En el caso de los potenciómetros,

éstos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de voltaje.

En cambio el reóstatos son de mayor tamaño, por ellos circula más corriente y disipan más potencia.

el potenciómetro funciona como divisor de tensión

El potenciómetro tiene tres terminales.

Los potenciómetros se utilizan para variar niveles de voltaje

Los potenciómetros varían su resistencia entre cero ohmios (Ω) y un valor máximo que aparece indicado en el componente. Para variar el valor de la resistencia es necesario girar un eje o desplazar un cursor.

7) Determinar una ecuación para hallar “RL” en función de las otras variables Medidas, según el grafico del paso 12.Para obtener una ecuación con las variables de v1, I1. R1 ,VL. aremos una ecuación lineal de primer grao: y =bx remplazando v1 r1 I1.

RL=R1+ (VL*A/V1)

8) Confeccionar una tabla de “R” obtenida en la Ec. Anterior (tabla04).

N V1 A(mA) VL R(ῼ) RL1 5,81 7,04 0 0 0

2 5,81 7 0,03 43,7 43,7361446

3 5,81 6,95 0,08 90 90,0956971

4 5,81 6,92 0,1 115 115,119105

5 5,81 6,9 0,12 130 130,142513

6 5,81 6,89 0,13 140,4 140,554165

7 5,81 6,86 0,15 166 166,177108

8 5,81 6,78 0,22 228 228,25673

9 5,81 6,69 0,28 301 301,32241

10 5,81 6,6 0,35 375 375,39759

11 5,81 6,53 0,41 444 444,460809

12 5,81 6,37 0,54 587 587,592048

13 5,81 6,25 0,63 704 704,677711

14 5,81 6,12 0,74 842 842,779484

15 5,81 5,96 0,86 1000 1000,8822

9) Comparar “R” obtenida por la Ec. Y con el valor medido de “R” directamente con el ohmímetro(cuadro de divergencia).

RE RI RA %RR

R1 0 0 0

R2 43,7361446 43.7 0,36 0,8237

R3 90,0956971 90 0,0956971 0,10633011

R4 115,119105 115 0,119105 0,10356957

R5 130,142513 130.1 0,042 0,03222

R6 140,554165 140.4 0,15 0,1068

R7 166,177108 166 0,177108 0,10669157

R8 228,25673 228 0,25673 0,11260088

R9 301,32241 301 0,32241 0,10711296

R10 375,39759 375 0,39759 0,106024

R11 444,460809 444 0,460809 0,10378581

R12 587,592048 587 0,592048 0,10085997

R13 704,677711 704 0,677711 0,09626577

R14 842,779484 842 0,779484 0,0925753

R15 1000,8822 1000 0,8822 0,08822

10) Diséñese un divisor de voltaje cuyas salidas sean 1.0V,3.0V, 7.5V y 15V. supóngase que la fuente de energía es una batería de 15V y que no se toma corriente de las terminales de salida. ¿Cuál es la potencia disipada?

11) Realice en un programa de simulación digital los pasos 7,8 y 11; con los valores que ha practicado en la práctica física.

VI. CONCLUSIONES: Concluimos que las que las medidas de resistencias del valor teórico y el experimental varían pero en un porcentaje pequeño.Que la variación del valor teórico y el valor experimental se debe al margen de error del equipo con que se ha medido.

VII. BIBLIOGRAFIA:

manual de práctica de laboratorio de circuitos eléctricos I

http://mit.ocw.universia.net/6.071/s02/pdf/f02-lec25.pdf

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Los-condensadores.php

http://polarizacion.gif

Libro de circuitos eléctricos I

http://fisica.usach.cl/~lfuenzal/vglabo1.pdf